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固溶溫度對GH4742合金力學性能及γ' 相的影響

645 編輯：中冶有色網來源：秦鶴勇,李振團,趙光普,張文云,張曉敏

2024-04-17 09:55:18

GH4742合金是一種高性能難變形的高溫合金渦輪盤材料，具有優異的抗燃氣熱腐蝕能力和耐高溫性能，成為國產船用燃機高壓渦輪盤的首選材料[1~3] 但是，新一代大功率燃氣輪機需要更大尺寸和更高性能的GH4742合金渦輪盤為了提高GH4742合金的高溫強度，必須提高γ'形成元素Al、Ti、Nb的含量，Al、Ti含量達到上限的2.8%使γ'相的含量達到~39% γ'相的增多顯著影響GH4742合金的組織性能[4]，特別是γ'相附近回溶的固溶溫度[5] 在1080℃亞固溶處理時未溶解的γ'相阻礙γ晶粒的長大，晶粒細小的基體具有良好的室溫力學性能但是，晶粒尺寸細小則晶界較多，成為高溫下裂紋擴展的薄弱環節，使合金的高溫性能降低同時，較低的固溶溫度不能通過靜態再結晶消除殘留的粗大變形晶粒這些殘留的變形晶粒內大量的位錯，在高溫高應力下通過滑移或攀移使基體軟化而斷裂[6] 同時，亞固溶處理時未能通過再結晶消除變形的粗大晶粒，其晶粒尺寸分布不均勻使晶粒交界處易產生應力集中而產生裂紋，使合金的高溫性能降低[7] 在1120℃過固溶處理時γ'相發生溶解，使γ'相對晶粒的釘扎減弱，基體粗大的晶粒使其室溫力學性能顯著降低但是，晶粒尺寸增大導致晶界界面減少，使合金的高溫性能明顯提高鑒于此，本文研究固溶溫度對GH4742合金的組織、性能和γ'相的影響規律，通過優化固溶工藝使GH4742合金同時具有良好的室溫和高溫力學性能本文研究在不同固溶溫度條件下基體內的亞結構、γ'相以及晶粒尺寸的演變規律，統計不同固溶溫度下GH4742合金基體中不同類型γ'相的體積分數、尺寸以及晶粒尺寸，計算γ'相的切過和繞過機制轉換的臨界半徑，建立γ'相析出強化模型以及晶界強化模型，在此基礎上深入分析不同固溶溫度條件下其室溫和高溫力學性能的變化規律以及主要影響因素 1 實驗方法實驗用材料為GH4742渦輪盤試環，其化學分列于表1 對實驗用材料進行固溶+時效熱處理：先將試樣分別在溫度為1080、1100、1120℃的箱式爐中固溶8 h后空冷到室溫，然后在780℃時效16 h 按照國標GB/T228.1-2010、GB/T2039-2012和GB/T2039-2012的要求對熱處理試樣機械加工后進行室溫拉伸、高溫拉伸和持久實驗 Table 1 表1 表1實驗用GH4742合金的化學成分 Table

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