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GH4720Li高強度耐腐蝕鎳基高溫合金（化學成分）的熱加工工藝
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-05-08
GH4720Li合金是一種以γ′相析出強化以及Mo、W、Cr、Co固溶強化的高強度、耐腐蝕的鎳基高溫合金，主要用于制作650～750℃下使用的壓氣機盤和渦輪盤。
GH4720Li合金是一種以γ′相析出強化以及Mo、W、Cr、Co固溶強化的高強度、耐腐蝕的鎳基高溫合金，主要用于制作650～750℃下使用的壓氣機盤和渦輪盤。它目前已成功應用于Rolls-Royce公司的BR700、AE2100、AE3007、T406、T800發動機以及Trent航空發動機。
GH4720Li鎳基高溫合金的化學成分（%）：
?碳C:0.019;鉻Cr:15.90;鈦Ti:5.30;鋁Al:2.50;鎢W:1.28;鋯Zr:0.049;鈷Co:14.47;鉬Mo:3.03;硼B:0.014;鐵Fe:0.10;鎳Ni:余量。
GH4720Li合金的合金化程度相當高，強化相γ′的數量更是高達40%～50%，是國際上公認的最難變形的高溫合金之一。因此，通過合理的熱加工工藝獲得組織及性能優良的棒材是難變形高溫合金GH4720Li研制成功的關鍵和難點。
目前，國內外高溫合金的熱加工開坯方法主要有三種：擠壓開坯、鍛造開坯和軋制開坯，或者兩種開坯方法的結合。國外大錠型GH4720Li合金鑄錠通常采用鍛造開坯或擠壓開坯，但擠壓開坯需要大噸位快速擠壓設備，而這種設備的應用工藝在國內尚不成熟。
因此，科研人員針對GH4720Li合金的快鍛開坯工藝進行研究，在對高溫合金開坯工藝調研以及GH4720Li合金MTS熱模擬和數值模擬基礎上，對開坯工藝參數進行初步確定，然后采用2000t快鍛機對Φ406mm的GH4720Li合金鑄錠進行了開坯試制。試驗方法及結果如下：
（1）為了確定不同溫度下鑄態GH4720Li合金的最大變形量，對其不同溫度下的拉伸性能進行了測試。試樣取自高溫均勻化處理后Φ406mm合金鑄錠的徑向1/2R處，每個實驗點是三個試樣拉伸結果的平均值，得到的塑性曲線圖。結果表明GH4720Li合金鑄錠的最佳開坯溫度在1080～1160℃，低于1080℃或高于1160℃分別容易引起表面或內部開裂。
（2）MTS熱模擬壓縮實驗時試樣以20℃/ｓ的速率升溫至變形溫度，保溫10min后進行等溫壓縮，變形溫度為1000～1170℃，每隔10℃為一個實驗點，應變速率分別為1、0.1s-1和0.01s-1，變形量為30%、50%和70%。結果表明變形溫度1100～1150℃，變形量超過50%（真應變＞0.7）時，可以得到最為理想的再結晶組織。
（3）通過有限元模擬，得到了開坯過程中每火次鍛造溫度以及變形量的最佳匹配關系。
（4）根據上述研究結果，對Φ406mm的GH4720Li合金鑄錠進行了開坯試制。鑄錠經真空感應加真空自耗雙真空冶煉，高溫均勻化處理后，利用2000t快鍛機經過4～6火次將鑄錠開坯鍛造成Φ130mm的棒材，車加工后直徑約Φ100mm。組織檢測表明開坯后的棒材晶粒組織均勻細小，平均晶粒度在10級左右。性能測試結果顯示，GH4720Li合金在室溫到750℃范圍內具有較高的強度以及較好的塑性，750℃以上合金強度以及塑性均隨溫度升高快速下降，其中塑性在850℃附近存在一個低塑性區，其中的機理需要進一步研究。由棒材的組織及性能結果，可以看出通過實驗獲得的開坯工藝參數合理可行。
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