题目：Ni3Al基单晶合金IC6SX热处理制度研究

Ni3Al基单晶合金IC6SX是在定向凝固合金IC6基础上发展起来的单晶合金，化学成分除B含量有所调整外基本相同。该合金不含稀贵金属元素，成本低廉，初熔温度(1340℃)高、密度(7.90g/cm3)低，可在1100℃下长期使用，是用作高推重比发动机涡轮叶片和导向叶片较为理想的材料。但是目前对IC6SX单晶合金的研究工作尚处于起步阶段，对其热处理工艺缺乏系统研究。而热处理对Ni基和Ni3Al基单晶合金的微观组织和力学性能的改善是十分重要的。本课题系统地研究了热处理工艺和合金中B元素的含量对IC6SX单晶合金的微观组织和高温持久性能的影响，为该合金的最佳热处理制度和B含量的确定提供依据。研究了不同温度（1240℃、1260℃、1280℃、1300℃）固溶处理对IC6SX单晶合金的微观组织的影响。结果表明：在固溶处理过程中，IC6SX单晶合金枝晶间区域的γ′相较枝晶干区域的先发生固溶。合金经过1240℃/10h，风冷固溶处理后，枝晶间的NiMo相和初生γ′相全部固溶，并随着固溶温度的升高，枝晶干区域的初生γ′相逐渐固溶。经过1280℃/10h，风冷固溶处理后，合金的枝晶结构基本消除，成份偏析明显减轻，初生γ′相全部固溶。当固溶温度升高到1340℃时，合金发生了少量初熔，初熔量约为3%，因此可以确定IC6SX单晶合金的热处理窗口温度为60℃。研究了1100℃/4h，A.C.（空冷）+870℃/32h，A.C.二级时效和870℃/32h，A.C.一级时效处理工艺对IC6SX单晶合金微观组织的影响。结果表明：合金经过二级时效处理后γ′相比较粗大，而只经过一级时效处理后获得的γ′相形貌比较理想，立方化程度较高，尺寸约为0.5μm，体积百分数约为65%。研究了固溶处理和时效处理对IC6SX单晶合金持久性能（1100℃/130MPa）的影响。结果表明：铸态合金的持久寿命最短，仅为13.79h，而经过热处理后合金的持久寿命均有所提高。合金经过固溶处理后持久寿命提高到41.01h，经过二级时效处理后持久寿命约为86h，而经过一级时效处理后持久寿命最高，约为120h。结合热处理过程中的合金微观组织的演变规律，最终确定IC6SX单晶合金的热处理工艺为1280℃/10h，风冷+870℃/32h，A.C.。研究了三种含量（0、0.01、0.025 wt. %）的B元素对IC6SX单晶合金的微观组织和持久性能的影响。结果表明：B元素的添加降低了合金的初熔温度，并使合金的铸态组织中出现M3B2硼化物和单相大块γ′相。经过热处理后，由于M3B2硼化物不能完全消除，使得B含量越高的IC6SX单晶合金的持久性能越低，因此IC6SX单晶合金中的B含量宜控制在0.01wt.%以下或者取消。