[發明專利]一種測量鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數的方法

在審

• 申請號: 201710765633.5
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107607565A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 高斯峰;肖俊峰;高松;唐文書;張炯;李永君;南晴
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01N23/2202
• 分類號: G01N23/2202
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 閔岳峰

技術領域

本發明屬于鎳基單晶高溫微觀組織分析技術領域，具體涉及一種利用Adobe Photoshop軟件測量鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數的方法。

背景技術

鎳基單晶高溫合金是一種多元多相合金，主要的組成相為γ基體相和γ′強化相。γ相是面心立方結構的固溶體，固溶有大量的Cr、Mo、W、Re等固溶強化元素。γ′相是L1₂結構的以Ni₃(Al，Ta，Ti)為基的有序金屬間化合物，是單晶高溫合金中最重要的強化相。γ′相數量、尺寸和形態的改變會引起界面位錯運動和位錯網結構的改變，因而對單晶高溫合金蠕變性能產生重要影響。

提高γ′強化相的體積分數可提高鎳基高溫合金高溫蠕變性能，但過高的γ′相含量會造成Re、W、Cr等元素大量富集于γ基體，使得組織穩定性降低，易析出有害的TCP相，高溫蠕變強度隨之降低。文獻“T.Murakumo,T.Kobayashi,Y.Koizumi,H.Harada在Acta Mater.2004,52發表的Creep behaviour of Ni-base single-crystal superalloys with variousγ′volume fraction”研究了γ′相體積分數對TMS-75單晶高溫合金蠕變強度的影響，結果顯示，隨著γ′相體積分數的增加，高溫蠕變強度先增大后減小，當γ′相體積分數在60～70％時，合金的蠕變性能最佳。因此，對鎳基單晶高溫合金γ′相定量分析顯得非常重要，是驗證鎳基單晶高溫合金成分、鑄造工藝以及熱處理工藝的有效方法和手段之一。

目前，鎳基單晶高溫合金γ′相體積分數的測量計算方法主要分為兩種，第一種是根據鎳基單晶高溫合金成分組成，計算鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數；第二種是根據比面積法利用圖像處理軟件，在鎳基單晶高溫合金微觀組織形貌圖像上間接測量γ′相體積分數。

第一種方法利用鎳基單晶高溫合金化學元素組成及其含量來計算鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數，該方法計算的最終結果是鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數的平均值，適用于鎳基單晶高溫合金成分設計。另外，該計算方法并未考慮凝固和熱處理等工藝參數、單晶晶體取向、枝晶間距等因素對γ′相形成的影響，不能準確計算鎳基單晶高溫合金實際鑄件中γ′相的體積分數，同時此類計算方法不能準確計算分析鎳基單晶高溫合金微區(如：枝晶干和枝晶間)的γ′相體積分數。

第二種方法通過對鎳基單晶高溫合金微觀組織形貌圖像中γ′相與其他相之間的灰度差鑒別γ′相，再測量γ′相的面積和鎳基單晶高溫合金微觀組織形貌圖像的面積，二者面積之比即為γ′相體積分數。常用的分析測試軟件有：Sisc IAS圖像分析系統、Adobe Photoshop、Image-Pro Plus等。但是傳統的面積比法多采用普通灰度圖像鑒別γ′相，將γ′相近似看作是正方形進行面積測量，導致測量結果誤差較大、重復性較差。不適合鎳基單晶高溫合金γ′相體積分數測量。

發明內容

本發明的目的是針對現有鎳基單晶高溫合金中γ′相體積百分數的測量計算方法誤差較大、重復性較差等技術不足和存在問題，提供了一種利用Adobe Photoshop軟件測量鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數的方法，其具有測量計算結果準確、誤差較小、重復性較好、可靠，操作簡單、方便、快捷等優點，能夠對鎳基單晶高溫合金微區γ′相體積分數進行測量。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案來實現：

一種測量鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數的方法，包括如下步驟：

1)準備待測量的鎳基單晶高溫合金樣品；

2)獲取鎳基單晶高溫合金樣品的微觀組織形貌圖像；

3)采用Adobe Photoshop軟件標記微觀組織形貌圖像中所有γ′相；

4)利用Adobe Photoshop軟件計算鎳基單晶高溫合金中γ′相體積分數。

本發明進一步的改進在于，步驟1)的具體實現方法如下：

截取待測量的鎳基單晶高溫合金樣品，用丙酮或酒精清洗去除切割過程中殘留在鎳基單晶高溫合金樣品表面的油污，鎳基單晶高溫合金樣品經過研磨、拋光后，由體積比為1:2:3的HNO₃、HF和C₃H₅(OH)₃混合溶液進行腐蝕處理。

本發明進一步的改進在于，采用線切割截取待測量的鎳基單晶高溫合金樣品。

本發明進一步的改進在于，步驟2)的具體實現方法如下：