新型镍基合金是Ni-Cr-Fe基时效强化合金，铌作为镍基高温合金中重要的强化元素，在参与形成Ni3M沉淀强化相及对合金基体的固溶强化方面有独特作用。铌含量过高不但会产生铌偏析形成宏观缺陷，还增加合金轧制时的热抗力，增加热加工难度。科研人员研究了铌含量的变化对新型合金室温力学性能的影响规律和析出强化相的影响机理。
试验合金采用25kg真空感应炉熔炼，炉内上注法浇注。合金的铌含量为2.0%～5.0%，加入（%）0.002Ce、0.003Mg、0.06V来去除夹杂，强化晶界，改善可锻性。合金锭进行1160℃，12h退火，开坯锻成15mm圆棒和14mm×14mm方棒，终锻温度≥950℃。热处理制度：960、1020℃，1h，油冷+720℃8h，50℃／h炉冷至620℃，8h，空冷两种工艺。组织观察采用S-4300冷场场发射扫描电镜及X射线能量色散分析仪。用阳极选择性电解脱溶，析出物的元素含量分析采用SPECTROFLAME双单道扫描型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)，晶体结构采用APD-10型X射线衍射仪确定(Co靶，30kV，25mA)，析出相含量由X射线衍射对比分析确定。
表1 试验合金的化学成分／%
|
炉号 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Fe |
Mo |
Nb |
V |
Al |
Ti |
|
1 |
0.044 |
0.32 |
0.60 |
17.10 |
63.95 |
10.59 |
2.50 |
2.01 |
0.06 |
0.82 |
2.00 |
|
2 |
0.038 |
0.21 |
0.20 |
16.71 |
63.26 |
10.76 |
2.84 |
3.10 |
0.06 |
0.74 |
2.04 |
|
3 |
0.036 |
0.23 |
0.20 |
16.71 |
63.04 |
9.84 |
2.88 |
4.14 |
0.06 |
0.76 |
2.06 |
|
4 |
0.043 |
0.22 |
0.22 |
16.79 |
63.06 |
8.98 |
2.84 |
4.97 |
0.06 |
0.75 |
2.02 |
试验结果：
随着铌含量增加，合金的室温强度升高，塑性降低。
随着铌含量增加，合金中的析出相类型及数量增多，η相析出形态由颗粒、短棒状转变为连续的片层状，尺寸增大，分布变广，使合金的强度升高，塑性降低。
在960℃和1020℃固溶加二次时效后，铌含量对合金室温力学性能变化的影响规律相同，但力学性能数值不同，这是由于析出相的种类、数量、形态的不同引起的，其中主要是η相变化对力学性能产生影响。
一定含量的铌对η相生成有促进作用，可以通过调整固溶温度控制析出强化相的类型、数量、形态来控制力学性能。
