Co-Al-W三元合金热处理组织.pdf

D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.12.004 第30卷第12期北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 C0一A1一W三元合金热处理组织李相辉)甘斌)冯强) 孙祖庆)陈国良) 张国庆)曹腊梅) 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 2)北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室，北京100095 摘要研究不同A!和W含量对四种C。一A一W三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响：结果表明：四种C。一A一 W三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度；在1300℃/8h固溶处理后，三种合金均仅得到Y(fc©)单相组织，而高W合金在晶界和晶内均有“相Co7W6析出：在800℃/100h和900℃/50h时效处理后，四种合金在基体Y相中均析出L12型Y相C3(A.W),其Y+丫两相组织形貌与镍基高温合金相似：高W(12%)和高A1(12%)合金分别促进了“相 C7W6和富A1相析出.综合以上结果并结合时效合金的硬度结果，初步确定了含Y十丫两相组织的合金成分范围· 关键词钴基高温合金：析出相：时效处理：微观组织分类号TG132.3 Heat-treated microstructure of Co-Al-W ternary alloys LI Xianghui,GAN Bin),FENG Qiang SUN Zuqing,CHEN Guoliang.ZHANG Guoqing?),CAO Lamei) 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)National Key Laboratory for Advanced High Temperature Structural Materials.Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing 100095.China ABSTRACT The effects of Al and W additions on the solidus-liquidus temperature.heat-treated microstructure and hardness of four Co-Al-W ternary alloys were investigated.The results show that the solidus and liquidus temperatures of these Co-Al-W ternary alloys are higher than the liquidus temperatures of Ni-base single crystal superalloys.7(fcc)single phase existed in the matrix of three alloys after solid solution treatment at 1300C for 8h.whilephase-Co7W6 was observed along grain boundaries and in grain interiors in the alloy containing high level of W.Y phase-Co3(Al.W)with L12 structure precipitated in the y matrix of four alloys after aging treatments at both 800C/100 h and 900C/50h.similar to the microstructure of Ni-base superalloys.High levels of W and Al addi- tions promoted the precipitation of phase-Co7W6 and Al-rich phase,respectively.Combined with the results of hardness after differ- ent aging treatments,the composition range of these ternary alloys containing +Ytwo phases was preliminarily determined based on microstructural stability and potential high-temperature mechanical properties. KEY WORDS Co-base superalloys:precipitate:aging treatment;microstructure 钴基高温合金具有良好的抗热腐蚀、抗热疲劳金中发现L12型Y相Co3(Al,W),且与基体共格共性能和焊接性，因高温强度较镍基高温合金低而限存，其稳定存在温度超过950℃[.Smk等在此制了其在航空发动机中的使用，其主要原因是传统基础上证实Y十Y两相高温稳定存在，并发现C。钴基高温合金通过固溶强化和碳化物强化提高材料 AW一Ta四元合金具有反常高温硬化特征，其强度的高温强度，不像镍基高温合金是通过Y(Ni3AI)相在900℃以上高于传统钴基高温合金，也高于传统高温强化山，人们试图通过Y相强化钴基高温合镍基高温合金时.目前，国内外对C0一A一W三元金，并分别在Co一Ti、Co一Ta等合金体系中发现Y相合金的研究还非常有限；本文研究不同W和A!含 Co3Ti和Co3Ta,而这些Y相只在750℃以下稳定存量对C0一AW三元合金的热处理组织和二次相析在[]，最近，Sato和1 shida等在Co一A一W三元合出的影响，收稿日期：2008-05-24修回日期：2008-07-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。·50771012):教有部新世纪优秀人才支持计划资助项目(N。·NCET-0一0079) 作者简介：李相辉(1981一)，男，硕士研究生；冯强(1969一)，男，教授，博士生导师，E-mail:qfeng@skl.usth-edu.cn

Co－Al－W 三元合金热处理组织李相辉1）甘斌1）冯强1）孙祖庆1）陈国良1）张国庆2）曹腊梅2） 1）北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 2）北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室北京100095 摘要研究不同 Al 和 W 含量对四种 Co－Al－W 三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响．结果表明：四种 Co－Al－ W 三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度；在1300℃／8h 固溶处理后三种合金均仅得到γ（fcc）单相组织而高 W 合金在晶界和晶内均有μ相 Co7W6 析出；在800℃／100h 和900℃／50h 时效处理后四种合金在基体γ相中均析出 L12 型γ′相 Co3（AlW）其γ＋γ′两相组织形貌与镍基高温合金相似；高 W（12％）和高 Al（12％）合金分别促进了μ相 Co7W6 和富 Al 相析出．综合以上结果并结合时效合金的硬度结果初步确定了含γ＋γ′两相组织的合金成分范围．关键词钴基高温合金；析出相；时效处理；微观组织分类号 TG132∙3 Heat-treated microstructure of Co-A-l W ternary alloys LI Xianghui 1）GA N Bin 1）FENG Qiang 1）SUN Zuqing 1）CHEN Guoliang 1）ZHA NG Guoqing 2）CA O L amei 2） 1） State Key Laboratory for Advanced Metals and MaterialsUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） National Key Laboratory for Advanced High Temperature Structural MaterialsBeijing Institute of Aeronautical MaterialsBeijing100095China ABSTRACT T he effects of Al and W additions on the solidus-liquidus temperatureheat-treated microstructure and hardness of four Co-A-l W ternary alloys were investigated．T he results show that the solidus and liquidus temperatures of these Co-A-l W ternary alloys are higher than the liquidus temperatures of N-i base single crystal superalloys．γ（fcc） single phase existed in the matrix of three alloys after solid solution treatment at 1300℃ for8hwhile μphase-Co7W6 was observed along grain boundaries and in grain interiors in the alloy containing high level of W．γ′phase-Co3（AlW） with L12 structure precipitated in the γmatrix of four alloys after aging treatments at both800℃／100h and900℃／50hsimilar to the microstructure of N-i base superalloys．High levels of W and Al additions promoted the precipitation of μphase-Co7W6and A-l rich phaserespectively．Combined with the results of hardness after different aging treatmentsthe composition range of these ternary alloys containingγ＋γ′two phases was preliminarily determined based on microstructural stability and potential high-temperature mechanical properties． KEY WORDS Co-base superalloys；precipitate；aging treatment；microstructure 收稿日期：2008-05-24 修回日期：2008-07-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50771012）；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目（No．NCET－06－0079）作者简介：李相辉（1981－）男硕士研究生；冯强（1969－）男教授博士生导师E-mail：qfeng＠skl．ustb．edu．cn 钴基高温合金具有良好的抗热腐蚀、抗热疲劳性能和焊接性因高温强度较镍基高温合金低而限制了其在航空发动机中的使用．其主要原因是传统钴基高温合金通过固溶强化和碳化物强化提高材料的高温强度不像镍基高温合金是通过γ′（Ni3Al）相高温强化［1］．人们试图通过γ′相强化钴基高温合金并分别在 Co－Ti、Co－Ta 等合金体系中发现γ′相 Co3Ti 和 Co3Ta而这些γ′相只在750℃以下稳定存在［2－3］．最近Sato 和 Ishida 等在 Co－Al－W 三元合金中发现 L12 型γ′相 Co3（AlW）且与基体共格共存其稳定存在温度超过950℃［4］．Suzuki 等在此基础上证实γ＋γ′两相高温稳定存在并发现Co－ Al－W－Ta 四元合金具有反常高温硬化特征其强度在900℃以上高于传统钴基高温合金也高于传统镍基高温合金［5］．目前国内外对 Co－Al－W 三元合金的研究还非常有限；本文研究不同 W 和 Al 含量对 Co－Al－W 三元合金的热处理组织和二次相析出的影响．第30卷第12期 2008年 12月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．004

.1370 北京科技大学学报第30卷 1 实验方法元合金相图[所表现出的趋势是一致的表1实验合金的固相点和液相点温度设计了四种合金研究AI和W元素对合金热处 Table 1 Solidus and liquidus temperatures of experimental alloys 理组织的影响，其名义成分（原子分数，%）为：C。一合金固相点温度/℃ 液相点温度/℃ 9A-7.5W(合金A),Co9A1-10W(合金B),Co 1459 >1476 9A-12W(合金C),Co-12A-7.5W(合金D),使用 9 1465 >1476 原料为钴、铝和钨高纯度金属料，合金在高真空电 1434 1465 弧炉中反复熔炼三次，熔炼钮扣铸锭质量40g, 1444 >1476 通过差示扫描量热仪(DSC)测量四种合金的固、液相点温度，其升温速率为10℃min1,设备最 2.2合金的显微组织高加热温度至1476℃.四种合金在1300℃固溶处四种合金经1300℃/8h固溶处理后，合金A、B 理8h,空冷，然后在800℃/100h和900℃/50h时和D基体均得到Y单相组织（此处未显示组织照效处理，空冷；对B合金还进行了950℃/50h和片)·合金C含12%W,是A、B和C三种合金中W 1000℃/50h的时效处理，空冷. 含量最高的，图2为合金C固溶处理后的背散射通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜 SEM照片，基体仍为Y相，有白色衬度颗粒在基体 (SEM)表征四种合金的组织形貌；X射线衍射仪和沿晶界析出，经EDS能谱分析该相富集W而贫 Al,XRD分析表明该相应为H相Co7W6, (XRD)分析确定合金的组成相；ImageTool软件计算合金中Y相的体积分数，对合金进行硬度(HV) 测量，每个样品进行三次，取平均值作为合金的硬度值 2实验结果 2.1DSC实验由于实验设备的限制，DSC实验最高测定温度只能达到1476℃.图1为四种铸态合金的DSC测 20m 试曲线，在该图中温度范围只取1200℃以上部分. 在四种合金中，只有合金C在整个温度范围内显示图2合金C的典型固溶组织 Fig.2 Typical microstructure of solid-solution treated Alloy C 出完整的固液两相测试曲线，从而得到该合金的固、液相点温度，其他三种合金只能测量出固相点温度图3为四种合金在900℃/50h时效处理后的由图可见，合金A、B液相点温度明显高于合金C、 SEM照片.四种合金基体中均有细小弥散的Y相 D.四种合金固、液相点温度列于表1.比较合金A、析出，体积分数分别是25%，74%，81%和64%.随 B和C,随W含量增加，固相点温度先升高后降低， W含量增加，Y相体积分数显著增加（图3(a,b)) 合金B最高；比较合金A、D,随着Al含量的增加，图3(c)中，左下角小图为基体组织放大图，整张图合金固相点温度是降低的.这与CoW和C0一Al二显示高W合金C中除有Y十Y两相组织外，还有较 B 为粗大的灰白衬度颗粒分布在基体上（图3(c)中箭头A所示)，能谱分析结果表明，该相富集W而贫 Al.图4为合金C时效处理后的XRD曲线.综合 D 相成分、XRD结果和C。W相图6]，确定该合金含有Y、Y相和“相(Co7W6)·在图3(d)中，左下角小图为合金D基体组织放大图，显示其为Y十Y两相组织，与合金A相比，Y相体积分数显著增加（图3 1200 1300 1400 1500 温度/℃ (a,d)),同时还有细长棒状的二次相析出（图3(d) 中箭头B所示)·能谱分析表明，该相成分为富A1 图1合金A~D的DSC曲线贫W.XRD曲线只显示Y和Y两相的衍射峰，而没 Fig-1 DSC heating curves of experimental Alloys A to D 有该富A1相的特征峰，对该相还需要进一步研究

1 实验方法设计了四种合金研究 Al 和 W 元素对合金热处理组织的影响其名义成分（原子分数％）为：Co－ 9Al－7∙5W（合金 A）Co－9Al－10W（合金 B）Co－ 9Al－12W（合金 C）Co－12Al－7∙5W（合金 D）．使用原料为钴、铝和钨高纯度金属料．合金在高真空电弧炉中反复熔炼三次熔炼钮扣铸锭质量40g．通过差示扫描量热仪（DSC）测量四种合金的固、液相点温度其升温速率为10℃·min －1设备最高加热温度至1476℃．四种合金在1300℃固溶处理8h空冷然后在800℃／100h 和900℃／50h 时效处理空冷；对 B 合金还进行了950℃／50h 和 1000℃／50h的时效处理空冷．通过光学显微镜（OM ）、扫描电子显微镜（SEM）表征四种合金的组织形貌；X 射线衍射仪（XRD）分析确定合金的组成相；ImageTool 软件计算合金中γ′相的体积分数．对合金进行硬度（HV）测量每个样品进行三次取平均值作为合金的硬度值． 2 实验结果图1 合金 A～D 的 DSC 曲线 Fig．1 DSC heating curves of experimental Alloys A to D 2∙1 DSC 实验由于实验设备的限制DSC 实验最高测定温度只能达到1476℃．图1为四种铸态合金的 DSC 测试曲线在该图中温度范围只取1200℃以上部分．在四种合金中只有合金 C 在整个温度范围内显示出完整的固液两相测试曲线从而得到该合金的固、液相点温度其他三种合金只能测量出固相点温度．由图可见合金 A、B 液相点温度明显高于合金 C、 D．四种合金固、液相点温度列于表1．比较合金 A、 B 和 C随 W 含量增加固相点温度先升高后降低合金 B 最高；比较合金 A、D随着 Al 含量的增加合金固相点温度是降低的．这与Co－W 和Co－Al 二元合金相图［6］所表现出的趋势是一致的．表1 实验合金的固相点和液相点温度 Table1 Solidus and liquidus temperatures of experimental alloys 合金固相点温度／℃ 液相点温度／℃ A 1459 ＞1476 B 1465 ＞1476 C 1434 1465 D 1444 ＞1476 2∙2 合金的显微组织四种合金经1300℃／8h 固溶处理后合金 A、B 和 D 基体均得到γ单相组织（此处未显示组织照片）．合金 C 含12％ W是 A、B 和 C 三种合金中 W 含量最高的．图2为合金 C 固溶处理后的背散射 SEM 照片．基体仍为γ相有白色衬度颗粒在基体和沿晶界析出经 EDS 能谱分析该相富集 W 而贫 Al．XRD 分析表明该相应为μ相 Co7W6．图2 合金 C 的典型固溶组织 Fig．2 Typical microstructure of solid-solution treated Alloy C 图3为四种合金在900℃／50h 时效处理后的 SEM 照片．四种合金基体中均有细小弥散的γ′相析出体积分数分别是25％74％81％和64％．随 W 含量增加γ′相体积分数显著增加（图3（ab））．图3（c）中左下角小图为基体组织放大图整张图显示高 W 合金 C 中除有γ＋γ′两相组织外还有较为粗大的灰白衬度颗粒分布在基体上（图3（c）中箭头 A 所示）．能谱分析结果表明该相富集 W 而贫 Al．图4为合金 C 时效处理后的 XRD 曲线．综合相成分、XRD 结果和 Co－W 相图［6］确定该合金含有γ、γ′相和μ相（Co7W6）．在图3（d）中左下角小图为合金 D 基体组织放大图显示其为γ＋γ′两相组织．与合金 A 相比γ′相体积分数显著增加（图3 （ad））同时还有细长棒状的二次相析出（图3（d）中箭头 B 所示）．能谱分析表明该相成分为富 Al 贫 W．XRD 曲线只显示γ和γ′两相的衍射峰而没有该富 Al 相的特征峰对该相还需要进一步研究 ·1370· 北京科技大学学报第30卷

鉴定．四种合金经800℃／100h 时效后得到的典型组织与900℃／50h 基本一致但γ′相尺寸更细小．需要指出的是合金 D 中也发现富 Al 相但只沿晶界析出．图5为合金 B 在950℃／50h 处理后 SEM 照片合金基体为γ＋γ′两相组织γ′相体积分数为 54％较 900 ℃／50 h 时效处理明显降低（如图3（b））．图3 合金 A～D 在900℃／50h 时效处理后的典型微观组织．（a）合金 A；（b）合金 B；（c）合金 C；（d）合金 D Fig．3 Typical microstructures of Alloys A to D after aging at 900℃／50h：（a） alloy A；（b） alloy B；（c） alloy C；（d） alloy D 图4 经900℃／50h 时效处理后合金 C 的 XRD 谱 Fig．4 XRD pattern of Alloy C after aging at 900℃ 图5 合金 B 在950℃／50h 时效处理后典型组织 Fig．5 Typical microstructure of Alloy B aged at 950℃ 2∙3 硬度实验表2列出四种合金在两种时效温度下的维氏硬度．合金 A 和 B 经800℃／100h 时效处理后的硬度明显高于900℃／50h 的．比较合金 A、B 和 C随 W 含量增加合金硬度先升高后降低合金 B 最高．比较合金 A 和 D随 Al 含量增加合金经900℃／50h 处理后的硬度显著增加．图6显示时效处理温度对合金B 硬度的影响．800℃时效硬化最为明显硬度可达 HV 507．随时效温度升高合金硬度降低当时效温度升到950℃时硬度显著降低为 HV 356．表2 合金在两种时效处理下的维氏硬度 Table2 Vickers hardness of four alloys after two aging treatments 合金硬度HV （800℃／100h）硬度HV （900℃／50h） A 440 390 B 507 477 C 429 420 D 431 442 3 分析与讨论通常合金熔点越高原子自扩散激活能就越高合金的高温力学性能提高．在本实验中尽管不同含量的 W（7∙5％～12％）和 Al（9％～12％）对合第12期李相辉等： Co－Al－W 三元合金热处理组织 ·1371·

,1372, 北京科技大学学报第30卷度随着Y相的体积分数的提高而增大，而且也与时 500 效温度有关，另外，组织稳定性也是影响合金高温至450 力学性能的一个重要因素，在镍基高温合金长期高温服役过程中，富含难熔元素的TCP相的析出破坏了组织稳定性，明显降低了其高温蠕变性能山，在 400 本项研究中，合金A和B具有Y十Y两相组织，合金 350 C(高W,12%)和D(高A1,12%)除有Y+Y两相组 8008509009501000 织外，还分别有富W和A1的二次相析出.尽管该温度/℃ 合金的组织稳定性还需进一步的研究，但现有实验图6合金B在不同时效温度下硬度结果表明：Co一AIW三元合金中W和Al元素含量 Fig-6 Vickers hardness of Alloy B as a function of aging tempera- 应当得到控制(<12%)，以保证合金的组织稳定性， ture 4结论金熔点有影响，但四种合金都具有较高的固相点温度，不仅高于传统的钴基高温合金液相点温度)]， (1)四种Co一A1一W三元合金的固、液相点温且高于镍基单晶高温合金的液相点温度8]，原因主度均高于传统钴基高温合金和镍基单晶高温合金的要有：(1)金属钴的熔点较高，高于镍的熔点；(2) 液相点温度合金中W元素的含量较高，进一步提高了合金的熔 (2)四种合金经800℃和900℃时效处理后，得点，因此，此类高熔点合金有可能具有较高的高温到Y十Y两相组织.其中，Co9A-10W合金中Y相强度稳定存在温度高于950℃，明显高于Co3Ti和Co3Ta 传统钴基高温合金主要通过固溶元素和碳化物的Y相稳定存在温度. 来强化合金，缺少与基体共格的强化相，使用温度较 (3)随着W和A1含量的增加，Y相的体积分数低，如合金MP159最高使用温度为593℃[).镍基增加，但高含量W和A1的添加分别促进富W的4 高温合金主要通过Y相强化合金，以Ni3AI为基的相Co7W6和富A1相的析出，破坏组织稳定性 Y相具有反常高温硬化特征，所以镍基高温合金的 (4)Co9A-10W经800℃和900℃处理后Y 使用温度超过1100℃10].本实验中，四种合金经相的体积分数超过70%，时效硬度高于钴基高温合 800和900℃时效处理后，均出现Y+Y两相组织，金DZ40M和传统镍基高温合金Waspaloy· 与镍基单晶高温合金中的Y十Y两相组织相似，合金B经950℃时效处理后，Y相的体积分数为54%，参考文献表明Y相稳定存在温度高于950℃，较以前研究的 [1]Sims C T.Stoloff NS,Hagel WC.Superalloys ll.New York: Viley,1987:135 Y相，如Co3Ti和Co3Ta,稳定存在温度都有很大提 [2]Drapier J M,Coutsouradis D.Precipitation hardening of Co-Cr- 高]，这与Sato等的研究结果基本一致刊，说明 Ta alloys.Cobalt,1968.39:63 富Co的Co一AI一W三元系合金具有更高的使用 [3]Viatour P.Drapier J M.Coutsouradis D.Stability of the ' 温度， CosTi compound in simple and complex cobalt alloys.Cobalt, 硬度实验表明（表2）：四合金硬度不仅高于钴 1973,3,67 基高温合金DZ40M(HV364),而且高于传统镍 [4]Sato J.Omori T,Oikawa K,et al.Cobalt-base high temperature 基高温合金Waspaloy(HV400左右)[.金属材料 alloys-Science,2006,312(5770):90 [5]Swzuki A.DeNolf GC,Pollock T M.Flow stress anomalies in 7/ 硬度值与强度值之间存在一定的对应关系，一般 Y'two phase Co-Al-W-hase alloys.Scripta Mater.2007.56 地，合金的硬度值高，强度值也高，因此从目前硬度 (5):385 实验结果分析，此类合金有可能具有较高的高温强 [6]AS M Handhook Committee.ASM Handbook:Alloy Phase Dia- 度.另外，合金的时效硬度大小与Y相的体积分数 grams.ASM International,1992:288 有关，例如，合金A和B经900℃/50h时效处理 [7]Handbook Committee of Practical Handbook of Engineering Mate- 后，Y相的体积分数分别为25%和74%，硬度值由 rials.Practical Handbook of Engineering Materials:Wrought and Cast Superalloys.2nd Ed.Beijing:China Standard Press, HV390增加到HV477.合金B经800,900和 2002.765 950℃时效处理后，Y相体积分数由68%降低到 (工程材料实用手册编辑委员会，工程材料实用手册：变形高 54%,而硬度值由HV507下降到HV356.说明硬温合金、铸造高温合金.2版.北京：中国标准出版社，2002：

图6 合金 B 在不同时效温度下硬度 Fig．6 Vickers hardness of Alloy B as a function of aging temperature 金熔点有影响但四种合金都具有较高的固相点温度不仅高于传统的钴基高温合金液相点温度［7］且高于镍基单晶高温合金的液相点温度［8］．原因主要有：（1）金属钴的熔点较高高于镍的熔点；（2）合金中 W 元素的含量较高进一步提高了合金的熔点．因此此类高熔点合金有可能具有较高的高温强度．传统钴基高温合金主要通过固溶元素和碳化物来强化合金缺少与基体共格的强化相使用温度较低如合金 MP159最高使用温度为593℃［9］．镍基高温合金主要通过γ′相强化合金以 Ni3Al 为基的 γ′相具有反常高温硬化特征所以镍基高温合金的使用温度超过1100℃［10］．本实验中四种合金经 800和900℃时效处理后均出现γ＋γ′两相组织与镍基单晶高温合金中的γ＋γ′两相组织相似．合金 B 经950℃时效处理后γ′相的体积分数为54％表明γ′相稳定存在温度高于950℃较以前研究的 γ′相如 Co3Ti 和 Co3Ta稳定存在温度都有很大提高［2－3］．这与 Sato 等的研究结果基本一致［4］说明富 Co 的 Co－Al－W 三元系合金具有更高的使用温度．硬度实验表明（表2）：四合金硬度不仅高于钴基高温合金 DZ40M（HV 364）［11］而且高于传统镍基高温合金 Waspaloy（HV 400左右）［4］．金属材料硬度值与强度值之间存在一定的对应关系．一般地合金的硬度值高强度值也高．因此从目前硬度实验结果分析此类合金有可能具有较高的高温强度．另外合金的时效硬度大小与γ′相的体积分数有关．例如合金 A 和 B 经900℃／50h 时效处理后γ′相的体积分数分别为25％和74％硬度值由 HV 390增加到 HV 477．合金 B 经 800900 和 950℃时效处理后γ′相体积分数由68％降低到 54％而硬度值由 HV 507下降到 HV 356．说明硬度随着γ′相的体积分数的提高而增大而且也与时效温度有关．另外组织稳定性也是影响合金高温力学性能的一个重要因素．在镍基高温合金长期高温服役过程中富含难熔元素的 TCP 相的析出破坏了组织稳定性明显降低了其高温蠕变性能［1］．在本项研究中合金 A 和 B 具有γ＋γ′两相组织合金 C（高 W12％）和 D（高 Al12％）除有γ＋γ′两相组织外还分别有富 W 和 Al 的二次相析出．尽管该合金的组织稳定性还需进一步的研究但现有实验结果表明：Co－Al－W 三元合金中 W 和 Al 元素含量应当得到控制（＜12％）以保证合金的组织稳定性． 4 结论（1）四种 Co－Al－W 三元合金的固、液相点温度均高于传统钴基高温合金和镍基单晶高温合金的液相点温度．（2）四种合金经800℃和900℃时效处理后得到γ＋γ′两相组织．其中Co－9Al－10W 合金中γ′相稳定存在温度高于950℃明显高于 Co3Ti 和 Co3Ta 的γ′相稳定存在温度．（3）随着 W 和 Al 含量的增加γ′相的体积分数增加但高含量 W 和 Al 的添加分别促进富 W 的μ 相 Co7W6 和富 Al 相的析出破坏组织稳定性．（4） Co－9Al－10W 经800℃和900℃处理后γ′ 相的体积分数超过70％时效硬度高于钴基高温合金 DZ40M 和传统镍基高温合金 Waspaloy．参考文献［1］ Sims C TStoloff N SHagel W C．Superalloys Ⅱ．New York： Wiley1987：135 ［2］ Drapier J MCoutsouradis D．Precipitation hardening of Co-CrTa alloys．Cobalt196839：63 ［3］ Viatour PDrapier J MCoutsouradis D．Stability of the γ′- Co3Ti compound in simple and complex cobalt alloys．Cobalt 19733：67 ［4］ Sato JOmori TOikawa Ket al．Cobalt-base high-temperature alloys．Science2006312（5770）：90 ［5］ Suzuki ADeNolf G CPollock T M．Flow stress anomalies inγ／ γ′two-phase Co-A-l W-base alloys． Scripta Mater200756 （5）：385 ［6］ ASM Handbook Committee．ASM Handbook：Alloy Phase Diagrams．ASM International1992：288 ［7］ Handbook Committee of Practical Handbook of Engineering Materials．Practical Handbook of Engineering Materials： W rought and Cast Superalloys．2nd Ed．Beijing：China Standard Press 2002：765 （工程材料实用手册编辑委员会．工程材料实用手册：变形高温合金、铸造高温合金．2版．北京：中国标准出版社2002： ·1372· 北京科技大学学报第30卷