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固溶處理對(duì)GH864鎳基高溫合金裂紋擴(kuò)展速率的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司m.85978597.cn
更新時(shí)間：2015-07-14
GH864合金是γ'相沉淀硬化型鎳基高溫合金，該合金在760℃以下具有高的拉伸和持久強(qiáng)度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工領(lǐng)域設(shè)備的各種熱端部件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。
???GH864合金是γ'相沉淀硬化型鎳基高溫合金，該合金在760℃以下具有高的拉伸和持久強(qiáng)度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工領(lǐng)域設(shè)備的各種熱端部件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。裂紋擴(kuò)展速率不僅是GH864合金重要使用性能，也是渦輪盤損傷容量設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測(cè)的重要指標(biāo)之一。國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對(duì)GH864合金的裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行研究，并得出一些有益的結(jié)果，但對(duì)GH864合金固溶處理后裂紋擴(kuò)展速率的影響規(guī)律研究不多。因此，研究人員從應(yīng)用角度研究不同固溶處理后GH864合金650℃裂紋擴(kuò)展速率的變化規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)和合金損傷容限設(shè)計(jì)提供綜合性指導(dǎo)思路。
GH864合金采用熔煉（VIM）+真空自耗重熔（VAR）的雙聯(lián)工藝冶煉。鋼錠開坯后模鍛成盤材，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)固溶處理和時(shí)效熱處理。根據(jù)文獻(xiàn)可知，γ'相和MC碳化物的回溶溫度分別為1034和1140℃，調(diào)整固溶溫度使γ'相和MC碳化物回溶，得到不同晶粒尺寸，研究不同固溶處理后GH864合金裂紋擴(kuò)展速率的變化規(guī)律。不同固溶熱處理制度為：（1020、1040、1060、1080、1150℃），4hAC+845℃，4hAC+760℃，16hAC。
裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)在高溫裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣按JB/T8189-1999并參照ASTM標(biāo)準(zhǔn)E647-81制成標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣（CT）（25mm×25mm×10mm）。試驗(yàn)前，用鉬絲切割出缺口。
為接近煙汽輪機(jī)渦輪盤的實(shí)際工作條件，試驗(yàn)溫度定為650℃，加載方式為梯形波（15s-90s-15s），最大載荷為565kN，載荷比為0。采用直流電位（DC）法測(cè)量裂紋長度。合金CT試樣的電位變化與裂紋長度變化之間的關(guān)系，在試驗(yàn)溫度下用單試樣多點(diǎn)法進(jìn)行標(biāo)定。用光學(xué)顯微鏡觀察晶粒尺寸，用場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡（FESEM）觀察晶界碳化物和γ'相形貌。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）建立GH864合金裂紋擴(kuò)展速率與晶粒尺寸的關(guān)聯(lián)性，得到隨晶粒尺寸增加裂紋擴(kuò)展速率呈先降低后增加的規(guī)律，晶粒尺寸過大降低合金的抗裂紋擴(kuò)展能力。根據(jù)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到GH864合金晶粒尺寸與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系式。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)GH864合金晶粒尺寸在100μm左右，抗裂紋擴(kuò)展能力可能存在最佳值。
（2）建立GH864合金裂紋擴(kuò)展速率與固溶溫度的關(guān)聯(lián)性，得到隨固溶溫度增加裂紋擴(kuò)展速率呈先降低后增加的規(guī)律。同時(shí)得到GH864合金固溶溫度與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系式。用不同固溶溫度將裂紋擴(kuò)展速率變化規(guī)律劃分為5個(gè)區(qū)域。低于固溶溫度1080℃裂紋擴(kuò)展速率隨固溶溫度增加而降低，1080℃固溶處理后合金的裂紋擴(kuò)展速率最低，高于固溶溫度1080℃裂紋擴(kuò)展速率隨固溶溫度增加而增加。精準(zhǔn)控制固溶溫度可得到合適的晶粒尺寸和較好抗裂紋擴(kuò)展能力。
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