高温合金材料的金属间化合物相(intermetallic compolJnd phase of sueralloy)
过渡族金属元素之间形成的化合物。按晶体结构可分两类，一类称几何密排相(GCP相)，另一类称拓扑密排相(cTP相)。
几何密排相为有序结构，高温合金中常见的有如下几种相。
γ’相 化学式是Ni3A1，是Cu3Au型面心立方有序结构。铁基高温合金中γ’与γ基体的点阵错配度一般较小，镍基高温合金中错配度在0.05％～1％之间，随着使用温度升高，错配度减小。由于γ’与7基体的结构相似，所以γ’相在时效析出时具有弥散均匀形核、共格、质点细而间距小、相界面能低而稳定性高等特点。此外，γ’相本身具有较高的强度并且在一定温度范围内随温度上升而提高，同时具有一定的塑性。这些基本特点使γ’相成为高温合金最主要的强化相。时效析出的γ’相常为方形和球形，个别情况呈片状和胞状，主要取决于析出温度和点阵错配度。错配度较小或析出温度较低时易成球形，错配度大或析出温度高时易成方形，错配度很大而析出温度又较低时可成为片状和胞状。高温时效时，γ’相不仅在晶内弥散析出，还可以在晶界析出链状的方形γ’相。在长期时效和使用过程中，γ’相会聚集长大。铸态的一次(γ+γ’)共晶呈花朵状。γ’相中可以溶入合金元素，钴可以置换镍，钛、钒、铌可以置换铝，而铁、铬、钼可置换镍也可置换铝。y相中含铌、钽、钨等难熔元素增加，γ’相的强度也增加。当合金中γ’相含量较少时，y相尺寸大小对强度的影响十分敏感，通常0.1～0.5／xm比较合适。当了’相数量达40％以上时，γ’相尺寸大小对合金强度的影响就不大敏感了，允许有大尺寸的γ’相存在。
μ相 化学式Ni3Ti为密排六方有序相，其组成较固定，不易固溶其他元素.μ相可以直接从γ基体中析出，也可以由高钛低铝(Ti/Al≥2．5)合金中亚稳定的Ni3(Al，TD相转变而成。μ相的金相形态有两种，一种是晶界胞状，另一种为晶内片状或魏氏体形态。高温合金中出现． 因为μ相总是伴随着强度下降，因为μ相本身既无硬化作用而又要消耗一部分γ’相。合金中减少钛含量，增加铝含量，加入适量硼可以抑止胞状Tl相。某些铁基高温合金中加硅使生成G相，造成晶界贫γ’区，可明显地抑止μ相。μ相的析出温度范围为700～950℃左右。冷加工能明显促进μ相形成。
γ’’相 化学式为NixNb，体心四方有序结构，金相形貌是圆盘形。γ’’相具有高屈服强度(≈1300MPa)的特点，这是因为γ与γ’’之间的点阵错配度较大，共格应力强化作用显著。γ’’相是亚稳定的过渡相，在高温长期保温下，很容易聚集长大并发生γ’’→δ-Ni3Nb转变，因此使用温度不能超过650～700℃。γ’’相析出温度约为550～900℃，析出速度较慢，这有助于减少焊缝热影响区时效裂纹倾向，因此用γ’’相强化的合金有良好的焊接性。Ni—Nb二元系中不出现γ’’亚稳定相，而直接形成稳定的δ-Ni3Nb相，只有加入适量的铁和铬才能形成γ’’相。因此，用r相强化的合金都是铁镍基合金。
δ-Ni3Nb相 Cu3Ti型正交有序结构，金相形貌多数为薄片状，在GH4169合金(中国)中也见到晶界颗粒状的δ-Ni3Nb相，在某些合金中还有胞状δ-Ni3Nb相。该相析出温度约为780～980℃。硅、铌促进δ-Ni3Nb相形成，用钽代替铌可以阻止δ-Ni3Nb相析出。GH4169合金中加入铝、钛可以抑止γ’’→δ-Ni3Nb转变。
拓扑密排相 晶体结构复杂，原子排列非常紧密，配位数高达14～16，原子间距极短，只存在四面体间隙。高温合金中常见的有如下几种。
σ相 属四方点阵，******配位数为15。σ相的成分范围比较宽，镍基高温合金中为(Cr，Mo)x(Ni，Co)y，式中z、y值在1～7之间，铁基高温合金中常为FeCr(含Mo)型。主要金相形态为颗粒状和片(针)状，数量多时可呈魏氏体组织。σ相常在晶界形核，但也在M23C6颗粒上形核。最快析出的温度范围为750～870C。镍阻止a相形成，铁、钴、铬、钨、钼、铝、钛、硅都促进。相形成。片(针)状a相是裂纹产生和传布的通道，使合金脆化，有时还降低持久强度。晶界a相颗粒常引起沿晶断裂，降低冲击韧性。
Laves相 有MgCu2型、MgZn2型和MgNi2型3种晶体结构，高温合金中多属MgZn2型。Laves相的化学式为B2A，A为大原子半径元素，B为小原子半径元素。低温时效呈细小颗粒状析出，高温时效时析出常呈短棒状或竹叶状，还有晶界颗粒状。析出温度范围较宽，约为650～1100℃，其上限温度随成分而异。由于Laves相倾向于高温析出，所以可以利用它进行细化晶粒工艺，获得细晶材料。铁基高温合金容易产生Laves相。钨、钼、铌、铝、钛、硅等元素都促进Layes相形成，而镍、碳、硼、锆有抑止Laves相的作用。呈细小弥散质点析出的Laves相对合金有一定的硬化作用。大量针状Layes相会降低室温塑性。少量短棒状Laves相没有严重的有害作用。
