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GH4720Li高强度耐腐蚀镍基高温合金（化学成分）的热加工工艺
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-05-08
GH4720Li合金是一种以γ′相析出强化以及Mo、W、Cr、Co固溶强化的高强度、耐腐蚀的镍基高温合金，主要用于制作650～750℃下使用的压气机盘和涡轮盘。
GH4720Li合金是一种以γ′相析出强化以及Mo、W、Cr、Co固溶强化的高强度、耐腐蚀的镍基高温合金，主要用于制作650～750℃下使用的压气机盘和涡轮盘。它目前已成功应用于Rolls-Royce公司的BR700、AE2100、AE3007、T406、T800发动机以及Trent航空发动机。
GH4720Li镍基高温合金的化学成分（%）：
碳C:0.019;铬Cr:15.90;钛Ti:5.30;铝Al:2.50;钨W:1.28;锆Zr:0.049;钴Co:14.47;钼Mo:3.03;硼B:0.014;铁Fe:0.10;镍Ni:余量。
GH4720Li合金的合金化程度相当高，强化相γ′的数量更是高达40%～50%，是国际上公认的最难变形的高温合金之一。因此，通过合理的热加工工艺获得组织及性能优良的棒材是难变形高温合金GH4720Li研制成功的关键和难点。
目前，国内外高温合金的热加工开坯方法主要有三种：挤压开坯、锻造开坯和轧制开坯，或者两种开坯方法的结合。国外大锭型GH4720Li合金铸锭通常采用锻造开坯或挤压开坯，但挤压开坯需要大吨位快速挤压设备，而这种设备的应用工艺在国内尚不成熟。
因此，科研人员针对GH4720Li合金的快锻开坯工艺进行研究，在对高温合金开坯工艺调研以及GH4720Li合金MTS热模拟和数值模拟基础上，对开坯工艺参数进行初步确定，然后采用2000t快锻机对Φ406mm的GH4720Li合金铸锭进行了开坯试制。试验方法及结果如下：
（1）为了确定不同温度下铸态GH4720Li合金的最大变形量，对其不同温度下的拉伸性能进行了测试。试样取自高温均匀化处理后Φ406mm合金铸锭的径向1/2R处，每个实验点是三个试样拉伸结果的平均值，得到的塑性曲线图。结果表明GH4720Li合金铸锭的最佳开坯温度在1080～1160℃，低于1080℃或高于1160℃分别容易引起表面或内部开裂。
（2）MTS热模拟压缩实验时试样以20℃/ｓ的速率升温至变形温度，保温10min后进行等温压缩，变形温度为1000～1170℃，每隔10℃为一个实验点，应变速率分别为1、0.1s-1和0.01s-1，变形量为30%、50%和70%。结果表明变形温度1100～1150℃，变形量超过50%（真应变＞0.7）时，可以得到最为理想的再结晶组织。
（3）通过有限元模拟，得到了开坯过程中每火次锻造温度以及变形量的最佳匹配关系。
（4）根据上述研究结果，对Φ406mm的GH4720Li合金铸锭进行了开坯试制。铸锭经真空感应加真空自耗双真空冶炼，高温均匀化处理后，利用2000t快锻机经过4～6火次将铸锭开坯锻造成Φ130mm的棒材，车加工后直径约Φ100mm。组织检测表明开坯后的棒材晶粒组织均匀细小，平均晶粒度在10级左右。性能测试结果显示，GH4720Li合金在室温到750℃范围内具有较高的强度以及较好的塑性，750℃以上合金强度以及塑性均随温度升高快速下降，其中塑性在850℃附近存在一个低塑性区，其中的机理需要进一步研究。由棒材的组织及性能结果，可以看出通过实验获得的开坯工艺参数合理可行。
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