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熔炼GH4169研发及性能发展

点击次数:1578更新时间:2014-05-08

 熔炼GH4169研发及性能发展,GH4169合金是一种时效硬化型Ni基变形高温合金,由γ基体、γ"、γ'相和碳化物组成,具有良好的抗热疲劳、抗氧化、抗辐射和冷、热加工性能,是制备航空发动机涡轮盘构件的主要材料之一。γ'、γ"相是合金中的主要强化相,γ'相的体积分数少于γ"相,两者均具有提高合金高温强度的作用。GH4169合金经锻造热变形和热处理后,可保持合金有较小的晶粒尺寸,并得到合理的相组成和分布。研究人员通过对热连轧GH4169合金进行直接时效和长期时效处理,并对其分别进行蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了不同热处理工艺对热连轧GH4169合金组织与蠕变性能的影响,试图为热连轧GH4169合金的应用提供理论依据。

  真空感应炉熔炼的GH4169合金经热连轧工艺制成棒材,在轧制过程中,开始轧制温度为1100℃,终轧温度为1070℃,经水冷却至室温,称为热连轧态合金(HCR合金)。然后,在720℃保温8h,以50℃/h炉冷至620℃,保温8h进行直接时效处理,称为直接时效态合金(DA合金)。之后,热连轧直接时效态合金在680℃保温300h进行长期时效处理,称为长期时效态合金(LTA合金)。

  分别将热连轧态、直接时效态和长期时效态GH4169合金用线切割加工成横断面为4.5mm×2mm、标距长度为19mm的片状拉伸蠕变试样,将样品置于GWT504型高温持久/蠕变试验机中,在660℃、700MPa条件下进行蠕变性能测试。采用SEM和TEM观察热连轧态、直接时效态和长期时效态及蠕变断裂后的组织形貌,并进行蠕变机理分析。研究结果:

  热连轧GH4169合金组织由尺寸较小的晶粒组成,并具有明显的孪晶特征;HCR合金经直接时效后,晶粒尺寸无明显变化,且大量细小γ"相在合金中弥散析出,并具有孪晶特征;而长期时效态合金的晶粒和γ"相都略有长大,同时有δ相、碳化物在合金中析出。

  HCR合金经直接时效后,大量细小γ"相在晶内弥散析出,提高合金的蠕变抗力,是直接时效合金在660℃、700MPa条件下具有较长蠕变寿命的主要原因。

  在蠕变期间,HCR合金的变形特征是孪晶变形及孪晶内位错的双取向滑移;DA合金和LTA合金在蠕变期间具有相近的蠕变寿命,其变形特征是合金中晶内发生位错滑移和孪晶变形,其中LTA合金主要以孪晶变形为主。

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