DZ445合金的高温氧化行为的研究(4)
1.4.1高温合金的强化基础
铁、钴、镍在周期表中的位置及其与其它元素的作用综合示于图1-1中。由图1-1可见，在周期表中与铁、钴、镍相邻的元素（第Ⅰ类）由于原子尺寸、晶体结构和电子层结构的近似性，能够组成连续固溶体；稍远离的元素（第Ⅱ类）组成有限固溶体；更远离的一些元素则形成离子化合物（第Ⅲ类）；甚至相互之间不相作用（第Ⅳ类）。据此，考虑到工业上使用可能性和当前已经使用合金元素强化的愴况，可将强化元素归纳如下几类：铁、钴、镍之间能够形成连续的无限固溶体；与锰、铜以及贵金属铑、铂等能形成连续的或溶解度相当广阔的有限固溶体；与邻近族的铬、钼、钨、钒、铌.钽、钛、锆、铪、铝、铍等元素形成具有一定溶解度的有限固溶体；碳、硼、氮非金属元素由子原子尺寸差异极大而形成小溶解度的间隙固溶体；镁、锆、铪、镧、铈、钙、钡等金属元素也因过大的原子尺寸差异只形成极小的溶解度（甚至无溶解度），这些元素往往偏聚于晶界。
除上述强化元素外，还有一些低溶点杂质，如铅、锡、砷、锑、铋等，它们在髙温合金中通常称为五害元素，主要因其原子尺寸的错配度大，仅可能存在于原子排列比较混乱，或者说晶体缺陷较多的晶粒边界或相界面附近；硅、磷、硫等常存杂质元素也因其溶解度小，在晶界偏聚，因而对晶界弱化带来显著的影响。所以，在考虑高温合金强化的同时，还必须注意不断降低弱化元素的含量。
形成有限固溶体的Ⅰ类元素的含量超过溶解度极限时，就会形成第二相。第二相也分为起强化作用的和起有害作用的两种。在高温合金中，主要强化相有金厲间化合物Ni3Al(γˊ)，NixAl(γ”)相和碳化物相。高温合金中还存在一些微量相，包括碳化物相、硼化物、硫化物、低熔点共晶及许多金属间化合物。这些微呈相既能起强化作用，也可能起弱化作用[3]。
1.4.2高温合金的固溶强化
固溶强化是将一些合金元素加入到铁、镍或钴基高温合金中，而仅形成单相奥氏体来达到强化的目的。固溶强化提髙热强性主要反映在两方面：
通过原子结合力的提髙和晶格的畸变，使在固溶体中的滑移阻力增加，也就是使滑移变形困难而强化，这在温度T≤0.6T熔s(熔点的绝对温度）时是相当重要的。
在髙温使用条件下（T≥0.6T熔)更为突出的是通过原子结合力的提髙，降低固溶体中元素的扩散能力，提高再结晶温度，阻碍扩散式形变过程的进行，因而直接影响滑移变形对形变量的贡献。
Mott和Nabarro认为，固溶强化可通过弹性基体中嵌入溶质原子，由晶格畸变而造成的内应力来计箅。对子稀固溶体来说，它的屈服强度可由下式来计算：
(1-1)
式中G是切变模量；C是溶质原子的浓度；ε是晶格失调度。ε可用基体的晶格常数a0和它与溶质原子的晶格常数之差Δa来表示，即：
(1-2)
通过晶格畸变来强化固溶体对髙温强化来说不一定是完全合适的，这是因为髙温蠕变时扩散型形变机构起很大作用的缘故。例如钒能有效地增大晶格畸变，但由于它增大了铬和钛的扩散系数而对多元Ni-Cr-Ti合金的热强性不利。因此，对于高温强度来说，降低扩散系数以阻碍扩散梨形变是一个重要方面。
在高温合金的固溶强化时，采用多元合金化能更好地提高热强性效果，这也是与进一步降低固溶体基体中元素的扩散过程有关。