熔煉GH4169研發(fā)及性能發(fā)展,GH4169合金是一種時(shí)效硬化型Ni基變形高溫合金,由γ基體、γ"、γ'相和碳化物組成,具有良好的抗熱疲勞、抗氧化、抗輻射和冷、熱加工性能,是制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤構(gòu)件的主要材料之一。γ'、γ"相是合金中的主要強(qiáng)化相,γ'相的體積分?jǐn)?shù)少于γ"相,兩者均具有提高合金高溫強(qiáng)度的作用。GH4169合金經(jīng)鍛造熱變形和熱處理后,可保持合金有較小的晶粒尺寸,并得到合理的相組成和分布。研究人員通過對(duì)熱連軋GH4169合金進(jìn)行直接時(shí)效和長期時(shí)效處理,并對(duì)其分別進(jìn)行蠕變性能測(cè)試及組織形貌觀察,研究了不同熱處理工藝對(duì)熱連軋GH4169合金組織與蠕變性能的影響,試圖為熱連軋GH4169合金的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
真空感應(yīng)爐熔煉的GH4169合金經(jīng)熱連軋工藝制成棒材,在軋制過程中,開始軋制溫度為1100℃,終軋溫度為1070℃,經(jīng)水冷卻至室溫,稱為熱連軋態(tài)合金(HCR合金)。然后,在720℃保溫8h,以50℃/h爐冷至620℃,保溫8h進(jìn)行直接時(shí)效處理,稱為直接時(shí)效態(tài)合金(DA合金)。之后,熱連軋直接時(shí)效態(tài)合金在680℃保溫300h進(jìn)行長期時(shí)效處理,稱為長期時(shí)效態(tài)合金(LTA合金)。
分別將熱連軋態(tài)、直接時(shí)效態(tài)和長期時(shí)效態(tài)GH4169合金用線切割加工成橫斷面為4.5mm×2mm、標(biāo)距長度為19mm的片狀拉伸蠕變?cè)嚇?,將樣品置于GWT504型高溫持久/蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)中,在660℃、700MPa條件下進(jìn)行蠕變性能測(cè)試。采用SEM和TEM觀察熱連軋態(tài)、直接時(shí)效態(tài)和長期時(shí)效態(tài)及蠕變斷裂后的組織形貌,并進(jìn)行蠕變機(jī)理分析。研究結(jié)果:
熱連軋GH4169合金組織由尺寸較小的晶粒組成,并具有明顯的孿晶特征;HCR合金經(jīng)直接時(shí)效后,晶粒尺寸無明顯變化,且大量細(xì)小γ"相在合金中彌散析出,并具有孿晶特征;而長期時(shí)效態(tài)合金的晶粒和γ"相都略有長大,同時(shí)有δ相、碳化物在合金中析出。
HCR合金經(jīng)直接時(shí)效后,大量細(xì)小γ"相在晶內(nèi)彌散析出,提高合金的蠕變抗力,是直接時(shí)效合金在660℃、700MPa條件下具有較長蠕變壽命的主要原因。
在蠕變期間,HCR合金的變形特征是孿晶變形及孿晶內(nèi)位錯(cuò)的雙取向滑移;DA合金和LTA合金在蠕變期間具有相近的蠕變壽命,其變形特征是合金中晶內(nèi)發(fā)生位錯(cuò)滑移和孿晶變形,其中LTA合金主要以孿晶變形為主。
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