高溫合金材料的金屬間化合物(Inter-metalliccompoundphaseofsuper-alloy)過渡族金屬元素之間形成的化合物。按晶體結(jié)構(gòu)可分兩類，一類稱幾何密排相(GCP相)，另一類稱拓?fù)涿芘畔?TCP相)。1. 幾何密排相為有序結(jié)構(gòu)，高溫合金中常見的有如下幾種相:相 化學(xué)式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序結(jié)構(gòu)。鐵基高溫合金中與基體的點陣錯配度一般較小，鎳基高溫合金中錯配度在0.051之間，隨著使用溫度升高，錯配度減小。由于與基體的結(jié)構(gòu)相似，所以相在時效析出時具有彌散均勻形核、共格、質(zhì)點細(xì)而間距小、相界面能低而穩(wěn)定性高等特點。相本身具有較高的強度并且在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度上升而提高，同時具有一定的塑性。這些基本特點使相成為高溫合金最主要的強化相。時效析出的相常為方形和球形，個別情況呈片狀和胞狀，主要取決于析出溫度和點陣錯配度。錯配度較小或析出溫度較低時易成球形，錯配度大或析出溫度高時易成方形，錯配度很大而析出溫度又較低時可成為片狀和胞狀。高溫時效時，相不僅在晶內(nèi)彌散析出，還可以在晶界析出鏈狀的方形相。在長期時效和使用過程中，相會聚集長大。鑄態(tài)的一次(+)共晶呈花朵狀。相中可以溶入合金元素，鈷可以置換鎳，鈦、釩；鈮可以置換鋁；而鐵、鉻、鉬可置換鎳也可置換鋁。相中含鈮、鉭、鎢等難熔元素增加，相的強度也增加。當(dāng)合金中相含量較少時，相尺寸大小對強度的影響十分敏感，通常0.10.5xm比較合適。當(dāng)了相數(shù)量達(dá)40以上時，相尺寸大小對合金強度的影響就不大敏感了，允許有大尺寸的相存在。相 化學(xué)式Ni3Ti為密排六方有序相，其組成較固定，不易固溶其他元素. 相可以直接從基體中析出，也可以由高鈦低鋁(Ti/Al25)合金中亞穩(wěn)定的Ni3(Al，Ti)相轉(zhuǎn)變而成。相的金相形態(tài)有兩種，一種是晶界胞狀，另一種為晶內(nèi)片狀或魏氏體形態(tài)。高溫合金中出現(xiàn)因為相總是伴隨著強度下降，因為相本身既無硬化作用而又要消耗一部分相。合金中減少鈦含量，增加鋁含量，加入適量硼可以抑止胞狀相。某些鐵基高溫合金中加硅使生成G相，造成晶界貧區(qū)，可明顯地抑止相。相的析出溫度范圍為700950左右。冷加工能明顯促進(jìn)相形成。相 化學(xué)式為NixNb，體心四方有序結(jié)構(gòu)，金相形貌是圓盤形。相具有高屈服強度(1300MPa)的特點，這是因為與之間的點陣錯配度較大，共格應(yīng)力強化作用顯著。相是亞穩(wěn)定的過渡相，在高溫長期保溫下，很容易聚集長大并發(fā)生-Ni3Nb轉(zhuǎn)變，因此使用溫度不能超過650700。相析出溫度約為550900，析出速度較慢，這有助于減少焊縫熱影響區(qū)時效裂紋傾向，因此用相強化的合金有良好的焊接性。NiNb二元系中不出現(xiàn)亞穩(wěn)定相，而直接形成穩(wěn)定的-Ni3Nb相，只有加入適量的鐵和鉻才能形成相。因此，用相強化的合金都是鐵鎳基合金。-Ni3Nb相 Cu3Ti型正交有序結(jié)構(gòu)，金相形貌多數(shù)為薄片狀，在GH4169合金(中國)中也見到晶界顆粒狀的-Ni3Nb相，在某些合金中還有胞狀-Ni3Nb相。該相析出溫度約為780980。硅、鈮促進(jìn)-Ni3Nb相形成，用鉭代替鈮可以阻止-Ni3Nb相析出。GH4169合金中加入鋁、鈦可以抑止-Ni3Nb轉(zhuǎn)變。2. 拓?fù)涿芘畔?晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原子排列非常緊密，配位數(shù)高達(dá)1416，原子間距極短，只存在四面體間隙。高溫合金中常見的有如下幾種。相 屬四方點陣，最大配位數(shù)為15。相的成分范圍比較寬，鎳基高溫合金中為(Cr，Mo)x(Ni，Co)y，式中z、y值在17之間，鐵基高溫合金中常為FeCr(含Mo)型。主要金相形態(tài)為顆粒狀和片(針)狀，數(shù)量多時可呈魏氏體組織。相常在晶界形核，但也在M23C6顆粒上形核。最快析出的溫度范圍為750870C。鎳阻止相形成，鐵、鈷、鉻、鎢、鉬、鋁、鈦、硅都促進(jìn)。相形成。片(針)狀a相是裂紋產(chǎn)生和傳布的通道，使合金脆化，有時還降低持久強度。晶界相顆粒常引起沿晶斷裂，降低沖擊韌性。Laves相 有MgCu2型、MgZn2型和MgNi2型3種晶體結(jié)構(gòu)，高溫合金中多屬MgZn2型。Laves相的化學(xué)式為B2A，A為大原子半徑元素，B為小原子半徑元素。低溫時效呈細(xì)小顆粒狀析出，高溫時效時析出常呈短棒狀或竹葉狀，還有晶界顆粒狀。析出溫度范圍較寬，約為6501100，其上限溫度隨成分而異。由于Laves相傾向于高溫析出，所以可以利用它進(jìn)行細(xì)化晶粒工藝，獲得細(xì)晶材料。鐵基高溫合金容易產(chǎn)生Laves相。鎢、鉬、鈮、鋁、鈦、硅等元素都促進(jìn)Layes相形成，而鎳、碳、硼、鋯有抑止Laves相的作用。呈細(xì)小彌散質(zhì)點析出的Laves相對合金有一定的硬化作用。大量針狀Layes相會降低室溫塑性。少量短棒狀Laves相沒有嚴(yán)重的有害作用。相化學(xué)式為B7A6，屬三角晶系，B為周期表族元素，A為V族、族元素。相的金相形態(tài)呈顆粒狀、棒狀、片狀或針狀。相由于顆粒較大，沒有強化作用，針狀析出會降低室溫塑性。合金中鉬、鎢的總量超過10時易形成相。相和Ni2AITi相相為體心立方有序結(jié)構(gòu)，Ni2AlTi為面心立方結(jié)構(gòu)。這兩相的金相形態(tài)很相似，常呈塊狀、棒狀或粗片狀。用堿性苦味酸溶液煮后，相變褐色，Ni2AITi相為杏黃色。這兩種相都會降低合金力學(xué)性能。鐵基高溫合金中，當(dāng)鈦與鋁之比小于0.5，而鋁、鈦總量又超過4時，就會析出相。如果提高鈦與鋁之比，相就減少；當(dāng)鈦與鋁之比接近1時，就出現(xiàn)Ni2AITi相；當(dāng)鈦與鋁之比超過1時，Ni2AlTi相逐步減少，Ni3(Al，Ti)就逐步變?yōu)槲┮坏奈龀鱿?。G相 分子式A6B16C7，c為硅原子，A為鈦族和V族原子，B為鈷、鎳原子。晶體結(jié)構(gòu)為面心立方。G相的金相形貌為晶界塊狀，量多時可為網(wǎng)狀。少量晶界G相對性能沒有影響，含量較多時將降低持久強度。3. 相分計算預(yù)測和控制TCP相的出現(xiàn)相分計算是一種預(yù)測和控制高溫合金出現(xiàn)拓?fù)涿芘畔?主要是相)的重要方法，尚處于半理論半實驗階段。其理論基礎(chǔ)是根據(jù)拓?fù)涿芘畔嗍且环N電子化合物，它的形成與合金的電子空位數(shù)有關(guān)。相分計算的要點是計算合金殘余固溶體的電子空位數(shù)NV值。式中NVI。是j元素的電子空位濃度，xi為合金元素的原子百分?jǐn)?shù)。Nv值大于臨界值，合金會析出相；小于臨界值，合金組織穩(wěn)定。根據(jù)實踐經(jīng)驗，鎳基高溫合金的臨界值約為2.50，鈷基高溫合金的臨界值約為2.70。鐵基高溫合金的臨界值不是一個恒定值，隨成分而異，隨著鎳含量增加而下降。中國對GH2132