熱處理狀態(tài)對(duì)GH4698合金盤件組織和蠕變性能影響研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.85978597.cn
更新時(shí)間：2015-12-22
GH4698合金是一種沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金，在500～800℃范圍內(nèi)具有高的持久強(qiáng)度和良好的綜合性能，已廣泛用于制造750℃以下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓、低壓渦輪盤和導(dǎo)流盤等重要的核心轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
? ?GH4698合金是一種沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金，在500～800℃范圍內(nèi)具有高的持久強(qiáng)度和良好的綜合性能，已廣泛用于制造750℃以下使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓、低壓渦輪盤和導(dǎo)流盤等重要的核心轉(zhuǎn)動(dòng)部件。這些零件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心應(yīng)力是其所受的主要載荷形式，且大都在高溫下長(zhǎng)期使用，要求合金在長(zhǎng)期高溫使用中保持組織穩(wěn)定，因此合金的長(zhǎng)時(shí)性能指標(biāo)尤其是蠕變性能是盤件材料性能考核的重要指標(biāo)，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的安全可靠性。
國(guó)內(nèi)關(guān)于GH4698盤件的性能指標(biāo)大多參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)于蠕變性能指標(biāo)制定往往參考《航空材料手冊(cè)》三段熱處理的90mm方坯，由于90mm方坯料和盤鍛件的變形條件不同，其組織和性能有一定的差別。一般來(lái)說(shuō)，90mm方坯料的力學(xué)性能會(huì)高于盤鍛件。研究人員通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)用GH4698合金盤制件在三段熱處理和四段熱處理狀態(tài)下組織、650℃和750℃的塑性變形蠕變應(yīng)力-壽命曲線以及750℃下全階段蠕變行為進(jìn)行研究，獲得不同熱處理狀態(tài)下GH4698合金的盤件的微觀組織和蠕變性能。
采用的試驗(yàn)用料為GH4698合金模鍛盤坯件，鍛制工藝流程如下：下料（Φ250mm×228mm）→墩餅（加熱溫度為1130℃，1火）→模鍛（加熱溫度為1120℃，1火）→熱處理（1120℃×8h/空冷+1000℃×4h/空冷+775℃×16h/空冷）。分別按標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的三段（1100～1120℃，8h，空冷+1000℃，4h，空冷+775℃，16h，空冷）和四段熱處理制度（1100～1120℃，8h，空冷+1000℃，4h，空冷+775℃，16h，空冷+700℃，16h，空冷）進(jìn)行處理后，從盤鍛件上弦向取樣。
在輪緣上取樣，制備金相試樣，腐蝕后在CS3100掃描電鏡下觀察顯微組織；蠕變性能試樣取自渦輪盤輪緣部位，弦向切取，并按M2504-N020加工試樣，其中，試樣標(biāo)距段尺寸為Φ8mm×50mm。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）GH4698盤件三段熱處理下的顯微組織由γ'相和碳化物組成，晶內(nèi)球狀γ'相有大小兩種尺寸，晶界有顆粒狀碳化物析出，晶內(nèi)分布?jí)K狀一次碳化物，晶界上存在γ'相貧化區(qū)。增加第四段熱處理后，顯微組織有所變化，晶內(nèi)小γ'相尺寸有所增大，晶界γ'相貧化區(qū)的寬度明顯減小，晶界顆粒狀碳化物析出更加完善。
（2）盤件三段熱處理的650℃下0.1%和0.2%的蠕變極限高于四段熱處理，而四段熱處理的750℃下0.1%?和0.2%的蠕變極限高于三段熱處理。四段熱處理對(duì)提高750℃蠕變極限有利，且組織均勻性較好。
（3）對(duì)于此型機(jī)GH4698渦輪盤，750℃/382MPa下，盤鍛件的顯微組織和晶粒度的不均勻會(huì)造成蠕變性能較大波動(dòng)，合理的蠕變性能驗(yàn)收條件應(yīng)為700℃/412MPa/100h下殘余應(yīng)變≤0.2%。
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