采用真空感应熔炼工艺制备了不同锆添加量（0，0.005%，0.025%，0.050%，质量分数）的K465镍基高温合金，并进行1210℃×4h热处理，研究了锆添加量对合金显微组织、拉伸性能和高温持久性能的影响。结果表明：不同锆添加量试验合金中存在块状MC型碳化物、条状和颗粒状M6C型碳化物，以及γ/γ´共晶和显微疏松；当锆添加量不大于0.025%时，随锆添加量增加，颗粒状碳化物含量先基本不变后增加，块状和条状碳化物以及γ/γ´共晶和显微疏松含量无明显变化；当锆添加量增至0.050%时，条状和颗粒状碳化物含量急剧降低，块状碳化物、γ/γ´共晶和显微疏松含量均显著增加。随着锆添加量的增加，试验合金的室温抗拉强度无明显变化，断后伸长率先基本不变后降低，在975 ℃/225 MPa下的持久断裂时间先延长后缩短。锆的最佳添加量为0.025%，此时合金的持久断裂时间最长，为70 h，室温抗拉强度为1 020 MPa，断后伸长率为9%。

01研究背景

随着航空发动机技术的不断发展，发动机推重比不断提高，涡轮叶片服役温度越来越高，这对叶片材料的综合性能，尤其是高温性能提出了更高要求。镍基铸造高温合金是叶片材料的一种，其成分复杂，添加的微量元素主要起到晶界强化和晶界净化作用。锆元素作为铸造高温合金重要的晶界强化微量元素，在各类牌号高温合金中均得到广泛应用，有关其在高温合金中作用机理的研究工作也已开展较多。李亚敏等研究发现，添加锆可促进K4169合金中铌、钼、钛元素偏析，增加碳化物数量，提高Laves相初熔温度，降低合金熔点；杨道敏等研究发现，锆元素可以改善高温合金的铸造性能，减小铸件的热裂倾向；CHEN等和HUANG等研究发现，锆元素可限制高温合金中的碳化物由MC向M23C6转变，稳定MC碳化物和基体界面；周鹏杰等研究发现，随着锆含量的增加，M951合金的碳化物形貌由片状或针状向块状转变，晶粒内骨架状碳化物减少，晶界上碳化物增多，导致合金拉伸性能略有提高，持久断裂时间先延长后缩短；周阳等研究发现，K417合金中添加锆后，组织中共晶相含量和显微疏松数量增加，持久断裂时间先延长后缩短。可见，锆元素会对高温合金的凝固特性、显微组织及铸造性能产生影响，从而影响高温合金的力学性能。

K465合金是在俄罗斯ЖС6У合金基础上研制的一种合金化程度较高的镍基铸造高温合金，其钨、钼、铌等难熔元素含量高，具有优异的高温蠕变性能、高温疲劳性能和高承温能力，适用于制备航空发动机涡轮叶片、涡轮导向叶片及其他高温结构件，在航空领域得到广泛应用。目前，尚未见有关锆元素对K465高温合金显微组织和力学性能影响的研究报道。因此，作者采用真空感应炉制备了添加不同质量分数锆的K465镍基高温合金，并对其进行1210℃×4h的热处理，研究了锆添加量对合金显微组织和性能的影响，以期为K465合金中锆含量的控制提供理论依据和数据支撑。

02研究亮点