中文摘要：

在低Cr、高W合金中加入2~4%Ru，测定含Ru合金的凝固过程、元素分布和相析出规律，选择一种最有前景的合金成分，制作成定向和单晶板块，测定1100℃，118MPa条件下持久性能，并考核该合金的1100℃、1000h的组织稳定性。通过加Ru影响枝晶干区Cr、Mo、W、Nb在γ相的分配来抑制TCP相的形成，以达到最佳的区域合金化，为按最薄弱环节进行合金成分设计提供物理冶金依据。若通过Ru的作用使以W、Mo代替Re的合金化途径得以实现，可使合金成本明显降低。我国目前在燃气涡轮发动机上应用的定向凝固叶片是用第一代定向合金制造的，而国外早已用上了第二代定向合金，结合我国国情，需要有一个不含Re的二代定向合金，其性能水平与国外二代定向合金相当，因此，该项目不仅有较强的理论意义，而且有很强的工程应用前景。

结论摘要：

本项目采用快速凝固法和螺旋选晶法分别制备了含Ru和无Ru的高性能定向柱晶和单晶合金试棒。采用金相法、SEM、TEM、X-射线、EDS、EPMA等分析技术研究了Ru对两类合金在固-液温度范围内相析出规律及热处理态合金显微组织的影响；分析了Ru稳定合金显微组织、抑制TCP相析出的机制；测试了两类合金在1100℃下的持久性能；研究了Ru对两类合金热暴露后显微组织和持久性能的影响。结果表明① Ru使合金的固、液相线、γ/γ'共晶及次生γ'的析出温度均降到了约5℃；含Ru单晶合金γ/γ′共晶中的丝状γ相含量增多，起到强化γ/γ′共晶中γ的作用。② Ru是一种弱偏析元素。主要进入γ相，有利于增加合金的负晶格错配度，使合金有较强的筏排化倾向。③ 与不含Ru合金相比，含Ru合金热暴露后的持久性能下降幅度较小，这归因于Ru的添加抑制了高温热暴露过程中TCP相的析出和长大。其机制为Ru使γ′相形成元素Al、Ti更多地分配到γ相中，γ相形成元素Re、W和Mo更多地分配到γ′相中，从而降低了Re、W和Mo在γ相中的含量，使γ相中合金元素的饱和程度降低，抑制TCP相析出，提高了合金长期组织稳定性。