冷卻方式對(duì)熱連軋GH4169合金組織與蠕變行為的影響

發(fā)布于：02-11

隨著航空工業(yè)的發(fā)展，對(duì)航空結(jié)構(gòu)件的完整性、可靠性和耐久性提出了更高的要求，同時(shí)，由于使用材料在中、高溫條件下服役時(shí)，不可避免地發(fā)生蠕變現(xiàn)象，并直接影響到合金的使用壽命。因此，對(duì)所用材料的蠕變性能也提出了高可靠度要求，尤其對(duì)渦輪盤的使用溫度提出了更高的要求。



GH4169合金采用傳統(tǒng)制備工藝，生產(chǎn)效率較低、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。采用先進(jìn)的熱連軋技術(shù)生產(chǎn)高溫合金是一種新的嘗試，但熱連軋后采用的冷卻方式對(duì)GH4169合金組織與蠕變性能的影響則鮮為報(bào)道。



據(jù)此，研究人員將GH4169合金經(jīng)熱連軋制備成棒材，并分別經(jīng)“水冷”和“空冷”后進(jìn)行直接時(shí)效處理。然后，對(duì)其進(jìn)行蠕變性能測(cè)試和組織形貌觀察，研究冷卻方式對(duì)熱連軋GH4169合金的組織結(jié)構(gòu)與蠕變行為的影響，試圖為熱連軋合金的發(fā)展與應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。



真空感應(yīng)爐熔煉的GH4169合金經(jīng)熱連軋工藝制成棒材，在軋制過(guò)程中，開(kāi)始軋制溫度為1100℃，終軋溫度為1070℃，分別經(jīng)“水冷”和“空冷”至室溫。并將不同工藝制備合金在720℃保溫8h，以50℃/h爐冷至620℃保溫8h后空冷，進(jìn)行兩級(jí)直接時(shí)效處理。



將不同冷卻方式熱連軋GH4169合金經(jīng)直接時(shí)效后，用線切割加工成橫斷面為4.5㎜×2㎜、標(biāo)距長(zhǎng)度為19㎜的片狀拉伸蠕變?cè)嚇樱瑢悠分萌隚WT504型高溫持久/蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)中，在660℃/700MPa條件下，進(jìn)行蠕變性能測(cè)試。將該合金及蠕變斷裂后合金，在SEM和TEM下進(jìn)行組織形貌觀察。試驗(yàn)結(jié)果表明：



(1)“水冷”熱連軋GH4169合金經(jīng)直接時(shí)效后，其組織由細(xì)小晶粒組成，大量細(xì)小γ′，γ″相在晶內(nèi)彌散析出，可提高合金蠕變抗力，而“空冷”熱連軋合金晶粒尺寸較大，且在基體中析出的γ′，γ″兩相的數(shù)量明顯減少;



(2)在實(shí)驗(yàn)條件下，“水冷”熱連軋合金經(jīng)直接時(shí)效后具有較好的蠕變抗力和較長(zhǎng)的蠕變壽命;



(3)熱連軋及直接時(shí)效合金在蠕變期間的變形機(jī)制是位錯(cuò)在基體中發(fā)生單、雙取向滑移和孿晶變形，在蠕變后期，裂紋在晶界處萌生和擴(kuò)展，并發(fā)生沿晶斷裂是合金的蠕變斷裂機(jī)制。