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硼B和磷P對GH984合金（化學成分）Ni-Fe基抗熱腐蝕高溫合金組織和力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-07-02
GH984合金是中國科學院金屬研究所與合作單位于上世紀90年代初自主研制成功的一種Ni-Fe基抗熱腐蝕高溫合金，具有優異的抗氧化、抗腐蝕能力和力學性能，用于制作船舶高壓鍋爐過熱器管。
GH984合金是中國科學院金屬研究所與合作單位于上世紀90年代初自主研制成功的一種Ni-Fe基抗熱腐蝕高溫合金，具有優異的抗氧化、抗腐蝕能力和力學性能，用于制作船舶高壓鍋爐過熱器管，且通過了十幾年的使用考核。
已有研究結果表明，B和P微合金化可以顯著提高一些高溫合金的持久性能。近期對IN718合金的研究發現，B和P同時添加比單一添加能更好改善其高溫持久性能。研究人員嘗試通過B和P的微合金化提高GH984抗熱腐蝕高溫合金的力學性能以有效地延長合金的使用壽命，降低應用成本，同時，進一步揭示B和P微合金化在抗熱腐蝕高溫合金中的作用機制。
為保證合金成分的一致性，首先采用50kg真空感應爐熔煉一爐母合金，其化學成分分析結果（質量分數，%）為C0.06，Cr19，Mo2.2，Nb1.1，Ti1.1，AI0.4，Fe3.32，?Ni余量。然后，采用25kg真空感應爐重熔澆注成3種不同成分合金錠。其中，試樣N0.1中未添加B和P；試樣N0.2中添加微量B（0.006%），未添加P；試樣N0.3中添加微量B（0.006%）和少量P（0.02%）。合金錠開坯鍛造成30mm×30mm的方坯料，然后熱軋制成直徑16mm的棒材，鍛造和軋制的加熱溫度均為1150℃。對軋態棒材進行標準熱處理（1100℃保溫1h后，空冷；750℃保溫8h，空冷）后，加工成標準的拉伸和持久試樣。對試樣進行室溫、700℃拉伸實驗，持久實驗的實驗條件為700℃、350MPa。觀察試樣的微觀組織和斷口形貌。試驗結果如下：
（1）GH984合金由雙態等軸晶晶粒組成，晶粒大小為20～110μm，平均晶粒尺寸約為60μm，晶粒內部存在大量的孿晶，主要析出相為γ′相、Ti（C，N）型氮化物、MC型和M23C6型碳化物。
（2）B和P的添加對合金的微觀組織影響不大，但是P的添加促進了細小M23C6型碳化物的析出，該碳化物呈不連續狀在晶界均勻彌散分布。
（3）微量B的添加提高了合金的室溫拉伸塑性，明顯改善了合金的700℃拉伸塑性，但拉伸強度略有降低。B和P共同添加可改善GH984合金室溫和700℃拉伸塑性，但幾乎不對合金的室溫拉伸強度及高溫拉伸強度產生影響。B合金化明顯改善合金的持久塑性，但B和P的共同添加能更有效地改善合金在700℃、350MPa條件下的持久壽命和塑性，并將合金的持久斷裂模式由沿晶斷裂轉變為穿晶斷裂。
（4）B和P微合金化對GH984合金性能的改善應歸因于晶界強度的改善和晶界析出相的優化。
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