文 献 综 述
1.Co-Al-W高温合金的发展
如今高超速航空器发动机的发展对材料高温性能的需求更加严苛，传统的Co基高温合金的强化机制为固溶强化与强化，强化效果弱于Ni基高温合金中的有序相gamma;′,从而使得Co基高温合金的应用受到限制。直到2006年，在Co-Al-W三元相图中发现稳定的L12相Co3(Al,W),该合金析出相具有高达1000℃的服役温度[1]，不低于Ni基高温合金，钴基高温合金具有优异的耐腐蚀、耐热疲劳等性能，因此也引起了研究人员的广泛关注。
近些年来研究人员对Co-Al-W超合金进行了大量研究。钴基高温合金的力学性能受基体中gamma;′析出相的形态、分布和尺寸的影响很大。实验证明，外加应力可以显著改变析出物的形态及其空间排列，形成两种片晶交替组成的筏化微结构[2]。这种筏化结构的屈服强度比无筏化结构提高30%左右，蠕变断裂寿命延长4倍[3]。J.Sato等人对钴基高温合金的高温强度、熔点等合金性能进行研究，另外又确定了三元化合物Ir3(Al,W),他们利用透射电子显微镜分别对Ni基高温合金和Co基高温合金在不同温度、不同W含量下的退火后的结构进行了比较，发现Co-Al-W高温合金在1573K温度下处理72小时后，以1173K退火两小时，得到了与Ni基超合金中非常相似的析出相形态[4]。S.Shi等人利用相场模拟对在1023K到1173K的Co-9Al-8W高温合金早期阶段gamma;′-Co3(Al,W)进行研究，阐明了温度对gamma;′相形态和成分演变的影响，以及它的形核、长大和粗化的动力学过程，结果表明高温下粗化现象发生的更早，且Al和W在分配到gamma;′相中时，分配比随温度升高而降低[5]。A.Suzuki等人对Co基合金进行系统研究，发现具有L12结构的gamma;′相的钴基合金拥有一种新的强化机制，与镍基合金相比，gamma;′相相对较低的层错能和相稳定性是Co基gamma;′和gamma; gamma;′合金独特变形行为的原因，并将Ta、Ti、Nb、Hf和Ni加入，发现可以提高gamma;′相稳定性和层错能的同时，还提高Co基的高温强度[6]。
钴基高温合金中gamma;′强化相的稳定不足以及和紧密度较大等问题，通过成分和制备工艺等将其优化，故它仍有较大的发展前景。
2. 高温合金的筏化行为
Co-Al-W高温合金的熔点高于传统Ni基高温合金，加上优异的耐腐蚀和耐热疲劳等性能，使其在高温航空航天零件中发挥重大作用，然而其强化相在服役条件下会发生筏化，恶化其力学性能，影响服役寿命，研究高温应力下的强化相微观组织，揭示温度、应力对筏化的影响规律，提升高温合金优化设计水平和合金性能有重要指导意义[7]。
许多学者对高温合金的筏化过程做了许多研究。K.Tien等人高温合金由基体gamma;和以立方结构存在的gamma;′析出相组成，gamma;′析出相均匀镶嵌在软的gamma;基体中，是重要的强化相。高温合金单晶在850℃压缩蠕变试验后，gamma;′析出相发生筏化行为[8]，即在高温时加应力的条件下，gamma;′析出相会发生定向粗化形成筏化K1[9]，即沿着某个方向上则优长大。Yuzhi Li等人认为筏化的择优取向由正晶格失配决定。吴文平等人研究认为不同形式的位错网有不同形式和不同程度的变形和损伤[10]，并且位错网的损伤过程与gamma;′相定向粗化以及合金的界面力学性能有密切关系。Dingwen Chung等人认为Co基高温合金gamma;′沉淀相有两种类型的的蠕变行为，P型和N型。在最高应力305MPa下，具有N型筏化的微观结构比P型筏化提供更好的抗蠕变性能，这与垂直于应力方向的N型筏化在阻止位错运动方面更有效一致。在250MPa(10–20 h3 %蠕变应变)的中间应力下，N型筏化仍然提供最高的整体蠕变阻力，但由于筏化在拉伸载荷下分解，这种影响不太明显。在最低应力205MPa(100–220 h 3%蠕变应变)时，N型筏化提供的蠕变阻力最小，因为它们首先分解，然后转变为P型筏化[11]。Yaqian Zhang等人对元素分布进行了研究，他们发现在[0 0 1]方向压缩时，Al、Ti、Ta向析出相扩散，Co、Cr、Mo向孔道扩散[12]。目前对于Co-Al-W基高温合金的研究还处于开始阶段，多数都是集中在宏观蠕变性能的研究以及合金元素的影响，虽然已有许多关于无外加应力条件下共格析出相的形貌和演化的研究[13-14]，但关于外加应力对颗粒形貌和演化动力学的影响的研究却少得多，涉及筏化的机理和微观动力学方面的研究则很更少，它们都是合金成分设计和服役性能的重要因素[15]。
3.超合金相场模拟研究
实验研究主要通过蠕变实验以及微观表征来检测合金的微观组织，取得了一些研究成果。然而蠕变实验周期长，设备要求高。随着计算机技术的发展，借助程序模拟，可为高温合金的蠕变研究提供快速边便捷、多角度研究的思路方法，成为现代材料研究中不可缺少的重要方法。
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