固溶处理对GH864合金裂纹扩展速率的影响
发布时间:2015-07-14 06:06
作者:互联网
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GH864
合金是γ'相
沉淀硬化型
镍基高温合
金,该合金在760℃以下具有高的
拉伸和持久
强度,在870℃以下具有良好的抗氧化性能,广泛应用于航空航天、
石油化工领域设备的各种
热端部件和发
动机部件等。
裂纹扩展速率不仅是GH864合金重要使用性能,也是涡轮盘损伤容量设计和寿命
预测的重要
指标之一。国内外学者从不同角度对GH864合金的裂纹扩展速率进行研究,并得出一些有益的结果,但对GH864合金
固溶处理后裂纹扩展速率的影响规律研究不多。因此,研究人员从应用角度研究不同固溶处理后GH864合金650℃裂纹扩展速率的变化规律,为实际
生产和合金损伤容限设
计提供综合性指导思路。GH864合金采用
熔炼(VIM)+真空自耗重熔(VAR)的双联
工艺冶炼。
钢锭开坯后
模锻成盘材,经
标准固溶处理和
时效热处理。根据文献可知,γ'相和MC
碳化物的回溶温度分别为1034和1140℃,
调整固溶温度使γ'相和MC
碳化物回溶,得到不同晶粒尺寸,研究不同固溶处理后GH864合金裂纹扩展速率的变化规律。不同固溶热处理制度为:(1020、1040、1060、1080、1150℃),4hAC+845℃,4hAC+760℃,16hAC。裂纹扩展速率试验在高温裂纹扩展试验机上进行,试样按JB/T8189-1999并参照ASTM标准E647-81制成标准紧凑拉伸试样(CT)(25mm×25mm×10mm)。试验前,用
钼丝切割出
缺口。为接近烟汽轮机涡轮盘的实际
工作条件,试验温度定为650℃,加载方式为梯形波(15s-90s-15s),最大
载荷为565kN,载荷比为0。采用直流电位(DC)法测量裂纹长度。合金CT试样的电位变化与裂纹长度变化之间的关系,在试验温度下用单试样多点法进行标定。用光学显微镜观察晶粒尺寸,用场发射电子显微镜(FESEM)观察
晶界碳化物和γ'相形貌。试验结果如下:(1)建立GH864合金裂纹扩展速率与晶粒尺寸的关联性,得到随晶粒尺寸增加裂纹扩展速率呈先降低后增加的规律,晶粒尺寸过大降
低合金的抗裂纹扩展
能力。根据多组试验数据拟合得到GH864合金晶粒尺寸与裂纹扩展速率的关系式。结合试验数据分析,预测GH864合金晶粒尺寸在100μm左右,抗裂纹扩展能力可能存在最佳值。(2)建立GH864合金裂纹扩展速率与固溶温度的关联性,得到随固溶温度增加裂纹扩展速率呈先降低后增加的规律。同时得到GH864合金固溶温度与裂纹扩展速率的关系式。用不同固溶温度将裂纹扩展速率变化规律划分为5个区域。低于固溶温度1080℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而降低,1080℃固溶处理后合金的裂纹扩展速率最低,高于固溶温度1080℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而增加。精准
控制固溶温度可得到合适的晶粒尺寸和较好抗裂纹扩展能力。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。