金屬所在位錯(cuò)攀移主導(dǎo)的金屬碳化物領(lǐng)域取得進(jìn)展

金屬碳化物（MC）是鋼和超耐熱合金中典型的強(qiáng)化相。然而，在高溫蠕變過(guò)程中會(huì)發(fā)生碳化物的分解，對(duì)超級(jí)合金的高溫性能是不利的。

來(lái)自中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和河北工業(yè)大學(xué)的學(xué)者通過(guò)透射電子顯微鏡和原子模擬，報(bào)道了MC分解原子尺度到微觀尺度的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，在高溫蠕變過(guò)程中，MC 可以發(fā)生塑性變形，這被觀察到的MC 內(nèi)部的高密度位錯(cuò)和基體/MC 界面的臺(tái)階所支持。這可以釋放基體/MC 界面上的應(yīng)力集中，從而提高抗蠕變能力。隨著Cr 沿位錯(cuò)線的偏析和連續(xù)位錯(cuò)的攀升，MC 在晶粒內(nèi)部分解為M23C6，這可能導(dǎo)致MC碳化物內(nèi)部的裂紋，即在部分連貫的M23C6/MC 界面上發(fā)生斷裂。這對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)來(lái)說(shuō)是新的，即MC 分解和斷裂發(fā)生在基體/MC 界面。相關(guān)文章以Dislocationclimbing dominateddecomposition andfractureofcarbidesina Ni-basedsuperalloy為題發(fā)表在ActaMaterialia上。

通過(guò)詳細(xì)的TEM 分析，首次以高空間分辨率研究了蠕變后多晶超合金中MC 碳化物的內(nèi)部分解行為。過(guò)渡金屬元素的不均勻分布和退化產(chǎn)物M23C6已被證實(shí)。其機(jī)制可以解釋為位錯(cuò)的攀升導(dǎo)致Cr、Co、Ni 沿位錯(cuò)路徑偏析，隨后促進(jìn)M23C6在MC 內(nèi)部析出。此外，顯示出碳化物的塑性變形能力，以釋放界面上的局部應(yīng)力。重要的是，M23C6/MC 界面的脫粘將使裂紋在蠕變?cè)嚇又虚_(kāi)始出現(xiàn)。因此，MC 碳化物的內(nèi)部分解可能導(dǎo)致內(nèi)部微裂紋的傳播。為了改善超耐熱合金的蠕變性能，應(yīng)該仔細(xì)控制碳化物的變形和分解。

下圖為元素在MC 碳化物中的不均勻分布。