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GH4169G鎳基高溫合金(化學(xué)成分)的固溶處理
對于渦輪盤和壓氣機盤等航空發(fā)動機的關(guān)鍵熱端部件,蠕變是極為關(guān)鍵的性能,決定其性能水平和服役壽命。而GH4169和GH4169G合金是制造這些盤件的重要備選材料,蠕變是其關(guān)鍵性能之一。GH4169合金晶界δ相的密度主要由固溶處理溫度控制,對合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率和蠕變斷裂壽命有復(fù)雜的影響。降低固溶處理的冷卻速率,會縮短GH4169合金的蠕變斷裂壽命。P、B在GH4169合金中的晶界或位錯處偏聚,延長蠕變斷裂壽命并降低蠕變速率??蒲腥藛T研究了固溶處理溫度對GH4169G合金蠕變的影響及機理。
試驗用GH4169G合金采用“真空感應(yīng)+真空自耗”雙聯(lián)工藝熔煉的工業(yè)鑄錠,鑄錠直徑為423mm,分析成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:Ni51.88,Cr18.46,Mo2.98,Nb5.35,Al0.60,Ti0.99,P0.022,B0.009,C0.031,S0.0019,F(xiàn)e余量。將鑄錠均勻化處理后鍛造成直徑為250mm的棒材,然后再模鍛成直徑為600mm的盤形件。在盤形件的各部位切取金相樣,分析其組織。在盤件1/2半徑部位切取45mm×15mm×50mm的塊狀試樣兩塊,分別進行(1020℃×4h,AC)和(980℃×4h,AC)固溶處理,然后進行標(biāo)準(zhǔn)的時效處理:720℃×8h,爐冷至620℃,保溫8h后空冷。
將經(jīng)過以上兩種處理的試塊加工成蠕變試樣,測試650℃/700MPa和680℃/725MPa條件下的蠕變曲線,并分別計算合金的表觀蠕變激活能及應(yīng)力指數(shù)。在GTW504型蠕變持久試驗機上進行合金的蠕變實驗。用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察鍛態(tài)、熱處理態(tài)及蠕變變形后合金的微觀組織形貌。研究表明:
(1)隨著固溶處理溫度的提高(由980℃升高至1020℃)GH4169G合金的650℃/700MPa穩(wěn)態(tài)蠕變速率顯著降低,蠕變斷裂壽命顯著延長;固溶處理溫度對680℃/725MPa蠕變的影響,具有相同的趨勢但其程度減弱。
(2)孿晶的形成是GH4169G合金蠕變的重要機制。
(3)提高固溶處理溫度使GH4169G合金的晶界δ相的析出尺寸和數(shù)量減少,晶界滑動的難度增大。晶粒度增大使形成孿晶的阻力增大,晶粒變形的速率降低,因此合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率降低,表觀蠕變激活能增大,蠕變斷裂壽命延長。
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