低膨胀Incoloy合金是一种Fe--Ni-Co基沉淀加强奥氏体合金，其突出特性除了具有低热膨胀系数、短期抗拉强度好、在高压氢气条件下耐脆性外，相对于Incoloy合金，Incoloy合金具有较高的高温性能，特别是缺口棒断裂强度，对Incoloy合金的研究还已有一些文献报导，而对Incoloy合金进行文献很少，因此，对其基本特征的研究就显得尤为重要.本文是在改变不同的热处理制度时，对Incoloy合金的组织结构变化和对机械性能的影响进行了分析。
1实验方法
利用Incoloy合金在50kg真空感应炉内熔炼，对其主要化学组成进行了分析(wt-%)：Ni37.43，Co12.94，Nb4.77,Ti1.47，Al0.08，Si0.21，Mn0.36.在铸锭可将氯化皮后，在-℃锻上成直径18--20mm的空隙，并在同样的温度范围内轧成直径12毫米的空隙.在--℃温度中进行固溶，保温时间均为1小时，再进行空冷。.本论文所使用的时效处理机制为先经℃固溶处理1h，空冷，再在、、、℃条件下的时效处理制度，从1/3到h.拉伸试件为5x55毫米，拉伸位移速度为1毫米/分钟。
采用光学金相、电子显微镜、X射线和硬度试验等技术，对不同热处理条件下的显微组织和沉淀相析的规律进行了分析，并对拉伸断口的断裂特性进行了观察和分析.
2实验结果与讨论
2.1 固溶温度的选择
图1示出了在经过不同固溶温度处理后，沿合金的晶粒大小和硬度随固溶温度的变化规律.从从图1中可以看到，在-0℃温度范围内，晶粒组织的细小，达到了沉淀相基本溶解，在此温度范围内，选取了Incoloy合金的固溶温度比较合理.为符合文献的固榕处理温度相符，选取了℃作为实验合金的固溶温度，如图2所示，通过℃固溶处理后，其金相结构的粒子，结果表明，此时的晶粒已经基本为等轴晶分布，晶粒尺寸为57pm。
2.2时效过程中合金的组织结构变化
通过薄膜透射电镜的观察和对应的电子衔射结果显示，时效后的试样主要是加强与基质相同的结构(fcc)，并且与基质的共格相连的y’相相与基质的共格相连.y相具有粒状或立方状均匀分布、大小在几nm--几十nm间.图3示出了y相的暗场形态和电子衔射图样.应这一结果表明，尽管合金中的加强要素与Inconel合金有类似的成分，但是没有发现y’相独特的形态和衔射图案.在那个效温度升高、时效时间延长的情况下，发现--定取向关系的针相在晶界和晶体中也表现出来，图4显示了g相的形态和分布情况，经X射线衍射鉴定和对ASTM17--卡片的观察结果显示8相为正交结构，点阵常数为：a=0.nm，b=0.nm，co=0.nm。图5显示了相的X射线衔射图，通过扫描电镜能谱分析，发现相的组成为富Nb(Ni，Fe，Co)，(Nb.Ti)型金属间化合物，其组成分析结果为(at.--%)：Ni38.37，Fe24.55，Co15.40，Nb18.00，Ti3.68.。
2.3时效过程中合金硬度与组织结构的关系
图6示出了在不同时效温度处理后，合金经℃、1h固榕处理后，其硬化曲线。结果表明，在℃时效过程中，由于温度不高，y相细小如图3a)，其粒状均匀分布较大，且聚合速度较慢，且随时效时间的延长而增加，直到小时，仍然没有稳定性.在℃时效时仍然没有达到稳定值.在合金中r相的沉淀速率显著加速(参见图3c.3d)、形态上逐渐从粒状向立方状过渡，在时效初期，合金的硬化速度显著加速，2h左右最大，随后，硬度逐渐减小.在那个水平上升到℃时，时效硬化效应已经显著降低，此时，相的析出量减小，而相的析出量则显著增大，从图4中可以看到，在16小时时效合金中，相的析出量比4小时的析出量要大得多，因此，在℃硬化曲线后期，其增高现象与相的大量析出有关.在较高的温度(C)中，合金的效能发生变化，其大小的随时效时间急剧粗化(图4c)对合金的硬化作用基本不具有硬化作用，且硬度平均值比固溶状态硬度要高，且随时效时间的延长硬度基本没有改变.
2.4组织结构对合金力学性能的影响
图7示出了在不同时效条件下，Incoloy合金的固溶处理后，其性能的变化规律。从从图表中可以看到，在C时效时，合金强度随时效时间的改变与合金的硬化曲线的变化规律是完全相同的，但是在C时效合金的塑性比m时效的塑性要差.这主要是因为前者在时效初期，合金中所沉出的相数目更多，大小大，因此它的增强效果良好，但由于塑性显著降低，导致过时效后，y相持续增加，增强合金的增强效果越来越小，同时，由于r相与基质的相界应变能有很大的影响，从而大大提高了合金的塑性.而在C时效中，合金的强度快速升高后，其趋势显著降低，这与合金中针相对应的关系密切相关.综合图7显示，在C时效条件下，合金的室温综合拉伸力学特性最佳.
图8示出了有代表性合金拉伸断口的图表，说明了不同组织结构的合金拉伸断口也有其形态规律.在℃时效试样中，拉伸断口-般为典型的韧窝断口(参见图8a)、与合金中的r相组织状态相关。另外，在℃时效试样中，除了以韧窝为主，其他几种解理断面比℃时效试样更重要，其他类型的解理断面(参见图8b）。随着时间进一步的延长，这一断面的比例显著增加(图8c)。这是因为y相体积越大，导致部分地区的位错难以切断或绕过，并且界面应变越大，从而导致部分薄弱晶体出现裂纹，从而产生一种解理断面的类断面。显示出脆性显著提高的倾向(图8d)、但与℃不同，它表现出韧性的沿晶断裂形貌，这是沿晶界沉淀引起的产物。
3结论
(1)Incoloy合金最为适宜的再结晶固溶温度范围为--0C.
(2)在时效期间，合金中沉淀的主要增强相为与基体相连，与基体共格相连的y相，使合金中具有粒状或立方状均匀分布，不会有γ"相。
(3)在更高温度时效或过时效时，合金中析出具有正交结构的针状ε相.ε相的组成为富Nb的(Ni,Fe,Co)3(Nb,Ti).
(4)合金在较低温度时效的室温拉伸为韧性断裂，高温时效时则为韧脆混合型断裂。
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