冷卻方式對熱連軋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，對航空結構件的完整性、可靠性和耐久性提出了更高的要求，同時，由于使用材料在中、高溫條件下服役時，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，對所用材料的蠕變性能也提出了高可靠度要求，尤其對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。采用先進的熱連軋技術生產(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GH4169合金組織與蠕變性能的影響則鮮為報道。



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”后進行直接時效處理。然后，對其進行蠕變性能測試和組織形貌觀察，研究冷卻方式對熱連軋GH4169合金的組織結構與蠕變行為的影響，試圖為熱連軋合金的發(fā)展與應用提供理論指導。



真空感應爐熔煉的GH4169合金經(jīng)熱連軋工藝制成棒材，在軋制過程中，開始軋制溫度為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，進行兩級直接時效處理。



將不同冷卻方式熱連軋GH4169合金經(jīng)直接時效后，用線切割加工成橫斷面為4.5㎜×2㎜、標距長度為19㎜的片狀拉伸蠕變試樣，將樣品置入GWT504型高溫持久/蠕變試驗機中，在660℃/700MPa條件下，進行蠕變性能測試。將該合金及蠕變斷裂后合金，在SEM和TEM下進行組織形貌觀察。試驗結果表明：



(1)“水冷”熱連軋GH4169合金經(jīng)直接時效后，其組織由細小晶粒組成，大量細小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)在實驗條件下，“水冷”熱連軋合金經(jīng)直接時效后具有較好的蠕變抗力和較長的蠕變壽命;



(3)熱連軋及直接時效合金在蠕變期間的變形機制是位錯在基體中發(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展，并發(fā)生沿晶斷裂是合金的蠕變斷裂機制。