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IN783合金抗氧化型低膨脹高溫合金熱處理固溶處理對其力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-10-17
用低膨脹高溫合金做發動機機匣、密封環等部件，可有效控制間隙，提高燃油效率，提高飛機性能。IN783合金屬于較先進的抗氧化型低膨脹高溫合金，該合金以一定比例的Ni、Fe和Co為基體，加入3%Cr以提高抗氧化能力，并添加一定的Nb和Ti，以及5.4%的Al，從而形成了γ-γ'-β三相共存的組織。在現有低膨脹高溫合金中，IN783合金密度最低，具有良好抗缺口敏感性能，但其室溫和650℃強度較低。在IN783合金中存在兩種富Al相，即β-NiAl相和γ'-Ni3(Al，Nb，Ti)相。在該合金中，β相又分為兩類，一次β相尺寸較大，在低于1150℃的熱加工過程中已大量存在;二次β相則形成于845℃的β時效過程中，時效時間短時，二次β相優先在晶界析出;時效時間長時，在晶界與晶內均有析出。研究表明，改變熱加工工藝和熱處理制度對IN783合金的γ'相析出行為和力學性能都有影響。選擇合適的固溶溫度，從而溶解較多的一次β-NiAl相，提高基體中Al的過飽和度，有可能促進γ'相在后續時效過程中析出，從而強化合金。
陜西宏遠航空鍛造有限責任公司的科研人員重點研究了固溶處理制度對IN783合金力學性能的影響。
實驗材料為真空感應爐冶煉的IN783合金，并且經過均勻化、鍛造、軋制成Φ20mm的圓棒，再從軋棒上切取試樣進行不同工藝的熱處理。IN783合金的化學成分(質量分數，%)為：28.4Fe，34.1Ni，3Co，5.3Cr，3Al，0.1Nb，0.01Ti。熱處理制度見表1。其中，HT-1為標準熱處理;HT-1至HT-3研究固溶處理條件對組織和性能的影響;HT-4考察了增加Al在晶內過飽和度的影響。對熱處理態的金相試樣用10%H3PO4腐蝕30s，電解電壓為10V。用金相顯微鏡和掃描電鏡(SEM)觀察合金的組織。測試不同熱處理制度下的650℃拉伸性能。
表1 熱處理制度
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HT-1
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1120℃×1h?AC＋845℃×4h?AC＋721℃×8h(55℃/h)＋620℃×8h?AC
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HT-2
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1130℃×1h?AC＋845℃×4h?AC＋721℃×8h(55℃/h)＋620℃×8h?AC
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HT-3
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1150℃×1h?AC＋845℃×4h?AC＋721℃×8h(55℃/h)＋620℃×8h?AC
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HT-4
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1200℃×10h?WC＋845℃×1h?AC＋721℃×8h(55℃/h)＋620℃×8h?AC
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研究結果如下：
(1)IN783合金，常規固溶結合時效處理，一次和二次β相同時存在，晶內形成兩種尺寸的γ'相。
(2)固溶溫度在低于1150℃時，晶粒長大速度慢，一次β相逐漸減少，二次β相析出增加，大尺寸γ'相稍有增加。
(3)高溫固溶結合水淬處理，并縮短β時效時間，合金內析出密集細小的γ'相。
(4)IN783合金的拉伸強度對晶粒尺寸比較敏感。
(5)升高固溶溫度后，合金的650℃強度逐漸降低，塑性變化不大。
(6)合金內析出密集細小的γ'相對晶內有某些強化作用，使粗晶合金保持了相當的強度。
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