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固溶温度对GH4742合金力学性能及γ' 相的影响

616 编辑：中冶有色网来源：秦鹤勇,李振团,赵光普,张文云,张晓敏

2024-04-17 09:55:18

GH4742合金是一种高性能难变形的高温合金涡轮盘材料，具有优异的抗燃气热腐蚀能力和耐高温性能，成为国产船用燃机高压涡轮盘的首选材料[1~3] 但是，新一代大功率燃气轮机需要更大尺寸和更高性能的GH4742合金涡轮盘为了提高GH4742合金的高温强度，必须提高γ'形成元素Al、Ti、Nb的含量，Al、Ti含量达到上限的2.8%使γ'相的含量达到~39% γ'相的增多显著影响GH4742合金的组织性能[4]，特别是γ'相附近回溶的固溶温度[5] 在1080℃亚固溶处理时未溶解的γ'相阻碍γ晶粒的长大，晶粒细小的基体具有良好的室温力学性能但是，晶粒尺寸细小则晶界较多，成为高温下裂纹扩展的薄弱环节，使合金的高温性能降低同时，较低的固溶温度不能通过静态再结晶消除残留的粗大变形晶粒这些残留的变形晶粒内大量的位错，在高温高应力下通过滑移或攀移使基体软化而断裂[6] 同时，亚固溶处理时未能通过再结晶消除变形的粗大晶粒，其晶粒尺寸分布不均匀使晶粒交界处易产生应力集中而产生裂纹，使合金的高温性能降低[7] 在1120℃过固溶处理时γ'相发生溶解，使γ'相对晶粒的钉扎减弱，基体粗大的晶粒使其室温力学性能显著降低但是，晶粒尺寸增大导致晶界界面减少，使合金的高温性能明显提高鉴于此，本文研究固溶温度对GH4742合金的组织、性能和γ'相的影响规律，通过优化固溶工艺使GH4742合金同时具有良好的室温和高温力学性能本文研究在不同固溶温度条件下基体内的亚结构、γ'相以及晶粒尺寸的演变规律，统计不同固溶温度下GH4742合金基体中不同类型γ'相的体积分数、尺寸以及晶粒尺寸，计算γ'相的切过和绕过机制转换的临界半径，建立γ'相析出强化模型以及晶界强化模型，在此基础上深入分析不同固溶温度条件下其室温和高温力学性能的变化规律以及主要影响因素 1 实验方法实验用材料为GH4742涡轮盘试环，其化学分列于表1 对实验用材料进行固溶+时效热处理：先将试样分别在温度为1080、1100、1120℃的箱式炉中固溶8 h后空冷到室温，然后在780℃时效16 h 按照国标GB/T228.1-2010、GB/T2039-2012和GB/T2039-2012的要求对热处理试样机械加工后进行室温拉伸、高温拉伸和持久实验 Table 1 表1 表1实验用GH4742合金的化学成分 Table

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