在常州新北区航空航天产业园的真空热处理车间,技术员正对着刚出炉的NiCoCrFeAl系高熵合金金相图皱眉。扫描电镜显示晶界处铬元素富集达12.3%,较晶内高出4倍,这直接导致合金在850℃持久试验中提前出现蠕变裂纹。当前采用的传统阶梯式退火工艺,虽能消除铸态应力,却难以抑制高熵体系组元扩散速率差异引发的偏析现象。

工艺升级从三个维度展开:首先将箱式炉更换为具有六区独立控温的立式真空炉,升温阶段采用5℃/min的临界速率穿越300-600℃敏感区间;其次在固溶处理阶段引入脉冲磁场辅助,通过洛伦兹力扰动晶界迁移轨迹;最关键的是在时效环节采用双阶变温工艺,先在800℃保温2小时使L12强化相均匀形核,再快速冷却至650℃进行48小时的长时稳定化处理。车间工程师指着新安装的氧探头说:“现在炉内残氧量能稳定控制在3ppm以下,比旧设备降低了两个数量级。”

改进后首批次工件经能谱分析显示,晶界与晶内铬元素浓度差降至1.8%,室温拉伸强度提升至1580MPa的同时延伸率仍保持15%。在客户现场进行的燃气轮机叶片模拟试验中,服役寿命从原来的4200小时延长至6100小时。质量部最新检测报告显示,采用新工艺的耐腐蚀高熵合金在盐雾试验中首次突破3000小时无点蚀,晶间腐蚀速率降低了67%。
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