? ? ? ??渦輪盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有關(guān)鍵特性的核心部件，其冶金、制造質(zhì)量和性能水平，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)的可靠性、安全壽命和性能的提高具有決定性的作用[1]。隨著先進(jìn)渦扇航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的不斷提升，渦輪盤工作溫度超過(guò)700?℃[2~5]，為此，我國(guó)近年開(kāi)始研發(fā)?750?℃級(jí)鎳基變形高溫合金渦輪盤材料?GH4065合金，其性能與第二代粉末盤René 88DT相當(dāng)，兼具高性能、低成本和可批量化工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，被視為我國(guó)未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的主干變形渦輪盤材料。

? ? ? ??點(diǎn)狀偏析(freckle，以下簡(jiǎn)稱為點(diǎn)偏)是一種通道偏析，是枝晶間熔體在金屬凝固過(guò)程中由溶質(zhì)元素偏析造成密度差異而引起局部對(duì)流而形成的冶金缺陷[8~10]，在合金鋼、高溫合金、鈦合金等多種合金體系中均存在。由于點(diǎn)偏使材料的連續(xù)性受到破壞，會(huì)對(duì)材料的性能產(chǎn)生不利影響，因而是變形高溫合金渦輪盤必須控制和避免的冶金缺陷[11]。國(guó)內(nèi)外對(duì)GH4169、GH2706、GH4738 (Waspaloy)等Fe-Ni基或鎳基變形盤材料的點(diǎn)偏進(jìn)行了相關(guān)研究，其形成原因已基本確定[8,12~14]，由于糊狀區(qū)枝晶偏析引起密度變化驅(qū)動(dòng)的熔體對(duì)流造成點(diǎn)偏形成的機(jī)制已被學(xué)者們廣泛接受，并認(rèn)為合金化程度提高或錠型擴(kuò)大是增大點(diǎn)偏缺陷形成傾向的主要原因[14~19]。但是不同合金中點(diǎn)偏的成分組成、組織特征與合金成分密切相關(guān)。GH4169與GH2706合金中較高含量的Nb元素是誘發(fā)該類合金點(diǎn)偏(又稱黑斑)形成的主要因素。Avyle[15]認(rèn)為GH4169合金中黑斑的形成機(jī)制是富Nb熱溶質(zhì)密度增大，在重力作用下沿糊狀區(qū)向下流動(dòng)，高溫熔體導(dǎo)致枝晶重熔進(jìn)而形成通道偏析。?GH4738為較低γ′?相含量(23%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鎳基合金，較高含量的Ti元素是誘發(fā)該類合金點(diǎn)偏形成的主要因素。GH4065合金成分與René 88DT合金化程度相當(dāng)，既含有高含量的固溶元素W、Mo，又含有較高含量的沉淀強(qiáng)化元素Ti、Al、Nb，強(qiáng)化相γ′?含量達(dá)到42% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其點(diǎn)偏具有與上述合金不同的組織特征，目前相關(guān)研究尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。因此開(kāi)展GH4065?合金點(diǎn)偏的研究，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)中該類缺陷的識(shí)別、控制和預(yù)測(cè)具有重要意義。

? ? ? ??本工作以我國(guó)GH4065合金生產(chǎn)中出現(xiàn)的典型點(diǎn)偏缺陷為研究對(duì)象，利用電子探針(EPMA)定量分析點(diǎn)偏的成分組成，結(jié)合熱力學(xué)計(jì)算、掃描電鏡?(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段分析點(diǎn)偏的相組成，采用電子背散射衍射(EBSD)分析點(diǎn)偏的晶粒組織，探討GH4065?合金中點(diǎn)偏的形成機(jī)制，為控制該類缺陷的產(chǎn)生提供方法和依據(jù)。

GH4065合金點(diǎn)偏的形貌與元素偏析

? ? ? ??GH4065?合金典型點(diǎn)偏缺陷形貌如圖?1?所示。低倍觀察表明，點(diǎn)偏基本分布在棒材1/2半徑附近，橫截面上均為孤立點(diǎn)狀、直徑?1~2 mm。由圖?1a?可見(jiàn)，點(diǎn)偏為直徑約1.2 mm的灰白色斑點(diǎn)，相對(duì)基體襯度差異不明顯，肉眼較難識(shí)別，與高?Nb?含量的GH4169、GH2706合金中常出現(xiàn)的明顯黑斑通道偏析形貌有顯著差異[9,10]，類似于高Ti的GH4738合金中的點(diǎn)偏[12]。點(diǎn)偏的長(zhǎng)度為?10~20 mm (圖?1c)。從點(diǎn)偏的橫向和縱向形貌(圖1b和c)可見(jiàn)，正常組織區(qū)域(matrix)為平均晶粒尺寸77 μm的等軸晶組織，點(diǎn)偏中部為淺色內(nèi)核(core)、外緣有一圈不規(guī)則的暗色影響區(qū)(affect zone)，合金點(diǎn)偏具有類似于鉛筆三維形貌特征。通常，如果截面大小不變，鐓拔不會(huì)對(duì)點(diǎn)偏大小產(chǎn)生影響，但截面變化會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)偏形狀改變。考慮到棒材的熱加工履歷，將點(diǎn)偏大小追溯到直徑508 mm時(shí)的鑄錠，原始點(diǎn)偏長(zhǎng)度約為3.5~7.0 mm，直徑約為1.7~3.4 mm。

? ? ? ??表1所示為利用EPMA定量分析測(cè)定的點(diǎn)偏與正常組織區(qū)域的成分。由表1可知，GH4065合金點(diǎn)偏中Ti、Nb、B、C等為正偏聚元素，W等為負(fù)偏聚元素。圖?2?為?GH4065?合金點(diǎn)偏典型的背散射電子?(BSE)像和EPMA元素線掃描結(jié)果，可見(jiàn)點(diǎn)偏區(qū)域明顯富Ti、Nb而貧W，且內(nèi)核中有較多高襯度的白色塊狀相。