高温合金GH4145是20世纪80年代中期开发的以Y'[Nis (Al , Ti ,Nb)]为主要强化相的镍基时效硬化型合金。主要应用:航空发动机的环形件、结构件和螺栓等;核反应堆;气轮机涡轮叶片,砂轮;要求耐松驰的平面弹簧和螺旋弹簧;传感器;热空气管道系统;压力容器。GH4145在980 ℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能,800 ℃以下具有较高的强度,540 ℃以下具有较好的耐松弛性能,同时还具有良好的成形性能和焊接性能,在低温环境中有优异的机械性能。
用天平按表1配料 ,进行真空感应熔炼合金,再进行真空电弧重熔。
将GH4145试样在箱式电阻炉内进行固溶处理,调整固溶处理的温度,观察晶粒度如图1所示。经过试验得知950~1020 ℃晶粒度均在8级,超过1020 ℃晶粒度开始下降比较明显,在1140 ℃以上晶粒度急剧变化 ,变得比较粗大。
试验中 GH4145在室温~800 ℃均保持较高的弹性模量,弹性模量随温度的变化稍平缓,超过800弹性模量下降趋势增大,到了1000 ℃以上弹性模量E接近130GPa ,见图2。
GH4145合金在适当变形后经过不同温度时效后的抗拉强度如图3所示。时效温度从670~745 ℃,时效时间16h。抗拉强度的峰值出现在温度720℃,达到1650MPa。此后随着时效温度的升高,抗拉强度逐渐下降。
按GB/ T239-1999金属线材扭转试验方法 ,在扭转试验机上对GH4145合金丝材进行扭转试验。国家某电站用弹簧技术要求是正反各转3圈,在满足使用要求的测试后,继续进行了破坏性扭转试验。弹簧能达到4.5圈的扭转,也就是经过16420°的扭转。扭转试验结果见表2。
按GB/ T238-2002金属线材弯曲试验方法 ,对两炉号两种规格(2.0 、o.9)的GH4145丝材进行弯曲试验 ,某电站工程用弹簧要求的技术指标是弯曲6次而不出现表面无开裂折叠﹑毛刺等现象。弯曲试验结果见表3。
(1)GH4145在高温下保持较高的弹性模量,在800 ℃时动态弹性模量仍然能达到170GPa 。(2)GH4145丝材变形后加时效的最佳温度为720 ℃×16h ,抗拉强度能达到1650MPa 。(3)GH4145合金丝扭转次数达到正负各3圈,弯曲次数达到7次 ,时效态绕簧缠绕7圈不发生折叠、起刺﹑裂纹等缺陷。
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