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热处理对GH4169G镍基高温合金（化学成分）微观组织与蠕变性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-06-23
GH4169合金经P和B微合金化后，获得GH4169G改进型Fe-Ni-Cr型变形高温合金。与GH4169合金相比，GH4169G合金具有相近的组织结构，但承温能力提高约30℃。
GH4169合金经P和B微合金化后，获得GH4169G改进型Fe-Ni-Cr型变形高温合金。与GH4169合金相比，GH4169G合金具有相近的组织结构，但承温能力提高约30℃。因此，可应用于制作承温能力较高的航空发动机气压机盘、气压机轴、涡轮盘和其他高温结构件。尽管热处理对GH4169合金组织结构与蠕变性能的影响已得到广泛研究，但热处理对GH4169G合金组织结构与蠕变性能影响的研究较少，特别是热处理对合金中δ相析出形态及分布的影响尚不清楚。
据此，科研人员通过对GH4169G合金进行标准热处理（STD）和直接时效处理（DA），并对不同制度热处理合金进行组织形貌观察与蠕变性能测试，研究热处理制度对合金组织结构与蠕变性能的影响，以期为合金的应用提供理论依据。
采用真空感应炉熔铸GH4169母合金锭，将母合金锭坯切割成较小锭坯后，采用真空感应炉重新熔炼，并加入微量元素P（0.022%）和B（0.0096%），重新铸成10kg的GH4169G合金锭。分析成分(质量分数，%)为：Ni51.88，Cr18.46，Mo2.98，Nb5.35，Al0.60，Ti0.99，P0.022，B0.0096，C0.031，S0.0019，Fe余量。将GH4169G合金锭坯经等温锻造制备成圆饼，其中，等温锻造的初锻温度为1120℃，终锻温度为1040℃，锻后经空气冷却至室温。之后，分别对锻后合金进行直接时效热处理和标准热处理，采用的热处理工艺分别如下：1）等温锻合金锭坯经720℃保温8h，随后，以50℃/h的冷却速度随炉冷却至620℃保温8h后空冷，称为直接时效热处理合金；2）等温锻合金锭坯经960℃保温1h进行固溶处理并空冷，随后，在720℃保温8h，并以50℃/h的冷却速度随炉冷却至620℃保温8h后空冷，称为标准热处理合金。
分别将经直接时效和标准热处理的合金制备成片状拉伸蠕变试样，在680℃不同应力条件下进行蠕变性能测试。采用SEM和TEM观察不同状态合金的组织结构及蠕变期间的变形特征，进行蠕变机理分析。结果表明：
（1）经直接时效和标准热处理后，等温锻GH4169G合金的组织结构均由γ基体、γ′、γ″和δ相组成，且δ相形态随热处理制度不同而呈现粒状或针状。合金在标准热处理期间发生重结晶，元素Fe和Cr富集于近晶界区域是使合金δ呈针状形态的主要原因。
（2）经两种工艺热处理后合金在蠕变期间的变形机制均为孪晶和位错滑移。与标准热处理态合金相比，蠕变期间，直接时效态合金在晶内激活大量位错的单取向或双取向滑移，部分释放蠕变期间产生的应力集中，可延缓裂纹的萌生与扩展，提高合金的蠕变抗力。
（3）与标准热处理态合金相比，直接时效态合金具有较高的蠕变抗力。针状δ相可削弱晶界的结合强度，当蠕变期间产生的应力集中值大于晶界的结合强度时，可在晶界处发生裂纹的萌生与扩展，是使标准热处理态合金具有较低蠕变抗力的主要原因。
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