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IN783合金抗氧化型低膨胀高温合金热处理固溶处理对其力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-10-17
用低膨胀高温合金做发动机机匣、密封环等部件，可有效控制间隙，提高燃油效率，提高飞机性能。IN783合金属于较先进的抗氧化型低膨胀高温合金，该合金以一定比例的Ni、Fe和Co为基体，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，从而形成了γ-γ'-β三相共存的组织。在现有低膨胀高温合金中，IN783合金密度最低，具有良好抗缺口敏感性能，但其室温和650℃强度较低。在IN783合金中存在两种富Al相，即β-NiAl相和γ'-Ni3(Al，Nb，Ti)相。在该合金中，β相又分为两类，一次β相尺寸较大，在低于1150℃的热加工过程中已大量存在;二次β相则形成于845℃的β时效过程中，时效时间短时，二次β相优先在晶界析出;时效时间长时，在晶界与晶内均有析出。研究表明，改变热加工工艺和热处理制度对IN783合金的γ'相析出行为和力学性能都有影响。选择合适的固溶温度，从而溶解较多的一次β-NiAl相，提高基体中Al的过饱和度，有可能促进γ'相在后续时效过程中析出，从而强化合金。
陕西宏远航空锻造有限责任公司的科研人员重点研究了固溶处理制度对IN783合金力学性能的影响。
实验材料为真空感应炉冶炼的IN783合金，并且经过均匀化、锻造、轧制成Φ20mm的圆棒，再从轧棒上切取试样进行不同工艺的热处理。IN783合金的化学成分(质量分数，%)为：28.4Fe，34.1Ni，3Co，5.3Cr，3Al，0.1Nb，0.01Ti。热处理制度见表1。其中，HT-1为标准热处理;HT-1至HT-3研究固溶处理条件对组织和性能的影响;HT-4考察了增加Al在晶内过饱和度的影响。对热处理态的金相试样用10%H3PO4腐蚀30s，电解电压为10V。用金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察合金的组织。测试不同热处理制度下的650℃拉伸性能。
表1 热处理制度
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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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研究结果如下：
(1)IN783合金，常规固溶结合时效处理，一次和二次β相同时存在，晶内形成两种尺寸的γ'相。
(2)固溶温度在低于1150℃时，晶粒长大速度慢，一次β相逐渐减少，二次β相析出增加，大尺寸γ'相稍有增加。
(3)高温固溶结合水淬处理，并缩短β时效时间，合金内析出密集细小的γ'相。
(4)IN783合金的拉伸强度对晶粒尺寸比较敏感。
(5)升高固溶温度后，合金的650℃强度逐渐降低，塑性变化不大。
(6)合金内析出密集细小的γ'相对晶内有某些强化作用，使粗晶合金保持了相当的强度。