[发明专利]一种镍基粉末高温合金的电解腐蚀方法

说明书

本发明涉及一种镍基粉末高温合金的电解腐蚀方法，将待腐蚀的镍基粉末高温合金试样进行预处理，以预处理后的镍基粉末高温合金试样作为阳极，不锈钢作为阴极，放入电解腐蚀剂中，接通直流电源进行电解腐蚀，待镍基粉末高温合金试样表面失去金属光泽并出现一层银白色的腐蚀层时，停止腐蚀，经电解腐蚀后的镍基粉末高温合金试样取出，使用无水乙醇清洗并进行干燥；本发明的电解腐蚀剂以及电解腐蚀方法可将镍基粉末高温合金中的基体相γ相腐蚀掉，使得强化相γ′相清晰地呈现，且电解腐蚀剂容易配置，稳定性较好，腐蚀效果良好，不易出现过腐蚀现象，有利于后续研究γ′相的数量、尺寸、分布、形貌和稳定性等对镍基粉末高温合金性能的影响。

技术领域

本发明具体涉及一种镍基粉末高温合金的电解腐蚀方法，属于高温合金金相检测分析技术领域。

背景技术

镍基粉末高温合金因具有优异的高温力学性能和耐高温氧化等特点被广泛应用于航空航天、能源动力等领域。粉末冶金高温合金主要由γ相、γ′相、碳化物和硼化物组成，由于粉末高温合金中碳化物、硼化物的含量较少，所以可以将粉末高温合金看作是两相合金，即基体相γ相和强化相γ′相。

γ′相是一种L1₂型长程有序的面心立方结构金属间化合物，与基体相γ相呈共格关系，在高温下具有较强的位错阻碍能力，是沉淀强化型高温合金的主要强化相，其数量、尺寸以及分布、形态和稳定性均会影响合金的力学性能，从而决定零件的服役的寿命和安全性。

γ′相作为粉末高温合金的主要强化相，其数量是合金强化的根本保证，是决定合金强度的决定性因素。γ′相的数量越多，强化效果越好，合金强度越高，且合金的持久强度和抗蠕变性能也随γ′相的数量增加而提高。

γ′相的尺寸大小在沉淀强化型高温合金中也是一个重要的参数。对于不同沉淀强化机制的高温合金而言，不同尺寸的γ′相对其力学性能的影响不尽相同。对于位错切割机制，γ′相的尺寸越大(小于临界尺寸)，强化效果越好，合金强度越高；但当γ′相尺寸超过这一临界尺寸时，γ′相的尺寸越大，强化效果越差，合金强度越低。对共格强化和攀移机制而言，γ′相的尺寸越大，合金强度越高，且γ′相的颗粒大小对高温合金的疲劳裂纹扩展行为有明显的影响。当γ′相的数量一定时，其尺寸越小，有利于降低疲劳裂纹扩展速率。此外，γ′相尺寸分布变化也将显著影响合金的力学性能。多模尺寸分布的γ′相较单模尺寸分布的γ′相而言，能提高合金的高温强度、抗热疲劳性能和抗高温蠕变性能。

γ′相的形态对粉末高温合金的力学性能也有重要影响。γ′相形态与γ和γ′的晶格错配度有关。当错配度为0％～0.2％时，γ′相呈球形分布；错配度为0.5％～1.0％时，γ′相以立方形状析出。错配度越大的合金，高温下γ′相不稳定，容易聚集长大使得合金强度降低，而错配度越小的合金，高温下γ′相稳定，有利于高温蠕变性能，即错配度越小，合金的抗高温蠕变性能越好。

为了获得更优的力学性能，通过特定的热处理工艺对强化相γ′相进行调控，从而平衡并改善合金的性能，以满足合金的使用要求。因此，研究γ′相的数量、尺寸以及分布和形貌等演变规律对合金性能的影响十分重要。

为了能清楚地观察到γ′相，需要对抛光后的合金试样进行腐蚀，而腐蚀方法的选择直接关系到合金显微组织的观察效果。采用传统的化学腐蚀方法，其腐蚀剂由易挥发的浓硫酸、浓盐酸等配置而成，其腐蚀效果与腐蚀剂浓度有关，腐蚀效果不稳定，容易出现过腐蚀的情况，且腐蚀效率不高。另外，在进行显微观察时，强化相γ′相边界模糊，不利于后续研究强化相数量、尺寸以及分布和形貌等演变情况对合金性能的影响。因此，本发明旨在提供一种腐蚀效果稳定，能清晰地腐蚀出γ′相的腐蚀方法，以更好地研究合金强化相的数量、尺寸以及分布和形貌等演变情况。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种镍基粉末高温合金的电解腐蚀方法，经电解腐蚀后的镍基粉末高温合金试样能够清晰地观察到γ′相，利于研究γ′相的数量、尺寸以及分布、形貌等演变规律对镍基粉末高温合金性能的影响，本发明腐蚀效果稳定，能清晰地腐蚀出γ′相，以更好地研究合金强化相的数量、尺寸以及分布和形貌等演变情况。