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熱處理對GH4169G鎳基高溫合金（化學成分）微觀組織與蠕變性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-06-23
GH4169合金經P和B微合金化后，獲得GH4169G改進型Fe-Ni-Cr型變形高溫合金。與GH4169合金相比，GH4169G合金具有相近的組織結構，但承溫能力提高約30℃。
GH4169合金經P和B微合金化后，獲得GH4169G改進型Fe-Ni-Cr型變形高溫合金。與GH4169合金相比，GH4169G合金具有相近的組織結構，但承溫能力提高約30℃。因此，可應用于制作承溫能力較高的航空發動機氣壓機盤、氣壓機軸、渦輪盤和其他高溫結構件。盡管熱處理對GH4169合金組織結構與蠕變性能的影響已得到廣泛研究，但熱處理對GH4169G合金組織結構與蠕變性能影響的研究較少，特別是熱處理對合金中δ相析出形態及分布的影響尚不清楚。
據此，科研人員通過對GH4169G合金進行標準熱處理（STD）和直接時效處理（DA），并對不同制度熱處理合金進行組織形貌觀察與蠕變性能測試，研究熱處理制度對合金組織結構與蠕變性能的影響，以期為合金的應用提供理論依據。
采用真空感應爐熔鑄GH4169母合金錠，將母合金錠坯切割成較小錠坯后，采用真空感應爐重新熔煉，并加入微量元素P（0.022%）和B（0.0096%），重新鑄成10kg的GH4169G合金錠。分析成分(質量分數，%)為：Ni51.88，Cr18.46，Mo2.98，Nb5.35，Al0.60，Ti0.99，P0.022，B0.0096，C0.031，S0.0019，Fe余量。將GH4169G合金錠坯經等溫鍛造制備成圓餅，其中，等溫鍛造的初鍛溫度為1120℃，終鍛溫度為1040℃，鍛后經空氣冷卻至室溫。之后，分別對鍛后合金進行直接時效熱處理和標準熱處理，采用的熱處理工藝分別如下：1）等溫鍛合金錠坯經720℃保溫8h，隨后，以50℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至620℃保溫8h后空冷，稱為直接時效熱處理合金；2）等溫鍛合金錠坯經960℃保溫1h進行固溶處理并空冷，隨后，在720℃保溫8h，并以50℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至620℃保溫8h后空冷，稱為標準熱處理合金。
分別將經直接時效和標準熱處理的合金制備成片狀拉伸蠕變試樣，在680℃不同應力條件下進行蠕變性能測試。采用SEM和TEM觀察不同狀態合金的組織結構及蠕變期間的變形特征，進行蠕變機理分析。結果表明：
（1）經直接時效和標準熱處理后，等溫鍛GH4169G合金的組織結構均由γ基體、γ′、γ″和δ相組成，且δ相形態隨熱處理制度不同而呈現粒狀或針狀。合金在標準熱處理期間發生重結晶，元素Fe和Cr富集于近晶界區域是使合金δ呈針狀形態的主要原因。
（2）經兩種工藝熱處理后合金在蠕變期間的變形機制均為孿晶和位錯滑移。與標準熱處理態合金相比，蠕變期間，直接時效態合金在晶內激活大量位錯的單取向或雙取向滑移，部分釋放蠕變期間產生的應力集中，可延緩裂紋的萌生與擴展，提高合金的蠕變抗力。
（3）與標準熱處理態合金相比，直接時效態合金具有較高的蠕變抗力。針狀δ相可削弱晶界的結合強度，當蠕變期間產生的應力集中值大于晶界的結合強度時，可在晶界處發生裂紋的萌生與擴展，是使標準熱處理態合金具有較低蠕變抗力的主要原因。
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