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固溶處理對GH864鎳基高溫合金裂紋擴展速率的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-07-14
GH864合金是γ'相沉淀硬化型鎳基高溫合金，該合金在760℃以下具有高的拉伸和持久強度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，廣泛應用于航空航天、石油化工領域設備的各種熱端部件和發動機部件等。
???GH864合金是γ'相沉淀硬化型鎳基高溫合金，該合金在760℃以下具有高的拉伸和持久強度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，廣泛應用于航空航天、石油化工領域設備的各種熱端部件和發動機部件等。裂紋擴展速率不僅是GH864合金重要使用性能，也是渦輪盤損傷容量設計和壽命預測的重要指標之一。國內外學者從不同角度對GH864合金的裂紋擴展速率進行研究，并得出一些有益的結果，但對GH864合金固溶處理后裂紋擴展速率的影響規律研究不多。因此，研究人員從應用角度研究不同固溶處理后GH864合金650℃裂紋擴展速率的變化規律，為實際生產和合金損傷容限設計提供綜合性指導思路。
GH864合金采用熔煉（VIM）+真空自耗重熔（VAR）的雙聯工藝冶煉。鋼錠開坯后模鍛成盤材，經標準固溶處理和時效熱處理。根據文獻可知，γ'相和MC碳化物的回溶溫度分別為1034和1140℃，調整固溶溫度使γ'相和MC碳化物回溶，得到不同晶粒尺寸，研究不同固溶處理后GH864合金裂紋擴展速率的變化規律。不同固溶熱處理制度為：（1020、1040、1060、1080、1150℃），4hAC+845℃，4hAC+760℃，16hAC。
裂紋擴展速率試驗在高溫裂紋擴展試驗機上進行，試樣按JB/T8189-1999并參照ASTM標準E647-81制成標準緊湊拉伸試樣（CT）（25mm×25mm×10mm）。試驗前，用鉬絲切割出缺口。
為接近煙汽輪機渦輪盤的實際工作條件，試驗溫度定為650℃，加載方式為梯形波（15s-90s-15s），最大載荷為565kN，載荷比為0。采用直流電位（DC）法測量裂紋長度。合金CT試樣的電位變化與裂紋長度變化之間的關系，在試驗溫度下用單試樣多點法進行標定。用光學顯微鏡觀察晶粒尺寸，用場發射電子顯微鏡（FESEM）觀察晶界碳化物和γ'相形貌。試驗結果如下：
（1）建立GH864合金裂紋擴展速率與晶粒尺寸的關聯性，得到隨晶粒尺寸增加裂紋擴展速率呈先降低后增加的規律，晶粒尺寸過大降低合金的抗裂紋擴展能力。根據多組試驗數據擬合得到GH864合金晶粒尺寸與裂紋擴展速率的關系式。結合試驗數據分析，預測GH864合金晶粒尺寸在100μm左右，抗裂紋擴展能力可能存在最佳值。
（2）建立GH864合金裂紋擴展速率與固溶溫度的關聯性，得到隨固溶溫度增加裂紋擴展速率呈先降低后增加的規律。同時得到GH864合金固溶溫度與裂紋擴展速率的關系式。用不同固溶溫度將裂紋擴展速率變化規律劃分為5個區域。低于固溶溫度1080℃裂紋擴展速率隨固溶溫度增加而降低，1080℃固溶處理后合金的裂紋擴展速率最低，高于固溶溫度1080℃裂紋擴展速率隨固溶溫度增加而增加。精準控制固溶溫度可得到合適的晶粒尺寸和較好抗裂紋擴展能力。
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