GH4099合金轧制棒材高温持久性能分析

GH4099合金是一种时效强化型高温合金。它是以Ni、Cr为基，以W、Mo、Co进行固溶强化,以A1、Ti进行时效强化，以B、Ce进行晶间强化,是一种高热强性的弥散强化材料。合金具有复杂的相组成，除基体Y相外，主要有Y'、Ti (CN)型氮化物和长期时效后出现的o相和u相。该合金主要用航空发动机燃烧室扩散器等高温强度的承力件，使用温度可达1000℃左右。

试验方法及结果

2008年前的GH4099合金棒材的高温持久性能合格率很低，主要表现为持久寿命偏低，因此，对08年批次的合金成分进行了调整，主要提高了合金中c、w、Mo、Co、Al元素的含量，加入了晶界强化元素Mg，对比是否调整后对持久寿命有利，调整后合金成分的配入量见表1。

通过对GH4099合金成分的调整，GH4099棒材成品的瞬时强度提高了，塑性略有下降，持久寿命也提高了。调整前后各3炉GH4099合金的成分对比见表2，力学性能和持久寿命对比见表3。

从表2可以看出，调整后GH4099合金的w由5.70%左右提高到了5.95士0.03%，Mo由3.75土0.05%提高到了4.00%左右,Co由6.5%提高到了7.0士0.05%，Mg 也由0.003%提高到了0.01%。

分析讨论

试验主要提高了固溶强化元素W、Mo、Co,时效强化元素A1、以及晶界强化元素Mg的配入,并获得比较理想的持久寿命，下面逐一进行分析。

在高温合金中，合金元素的固溶强化作用首先是与溶质和溶剂原子尺寸因素差别相关联，此外两种原子的电子因素和化学因素差别也很重要，而这些因素也是决定合金元素在基体中的溶解度因素。

溶解度小的合金元素较之溶解度大的合金元素，会产生更强烈的固溶强化作用，但其溶解度小却又限制其加入量。而溶解度的的元素却又因加入量大而获得更好的强化效果["。各种合金的溶解度是不同的(如图1所示)，同时固溶强化能力却是相反的。

由图1可知，Cr、Mo、W都是GH4099合金中强固溶强化元素。其强化作用随温度升高而下降，GH4099合金在900℃检测持久能力，在如此其意义是Co元素可降低v‘相的溶解度以增加x’相的数量，已达到提高持久寿命的目的。联系表1、表2和表3,说明课题组采用提高强固溶元素W、Mo、Co的方法是正确的。

1) GH4099合金在Al、 Ti含量配入不变的情况下，通过提高W、Mo、Co合金含量，对提高合金强度有利。

2) GH4099合金Mg元素控制在适当范围对提高合金持久性能有利。