钒微合金化对718合金中铌元素偏析行为的影响
发布时间:2018-05-04 14:09
作者:互联网
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718
合金(国产
牌号为GH4169)是一种
时效强化型
铁镍基合
金,被大量应用于航空、航天、
核能、
石油等领域,其
产量占到所有高温合金年产总量的一半以上。Nb元素在该合金的微观结构和力学性能方面扮演着重要作用。ASTMB637-2016中规定,718合金中Nb的含量
范围为4.75%~5.50%。Nb是构成γ″强化相最主要的合金元素,但它在起强化关键作用的同时,又成为718合金中最主要的
偏析元素。尤其在
铸锭凝固
阶段,大量富Nb有害相析出(典型代表为Laves相),造成凝固组织中Nb的局部富集和基体中贫Nb现象,加之Nb在718合金中的扩散速率小,微观偏析严重,这就导致铸锭的均匀化处理难度增大。因而
改善凝固组织中Nb的微观偏析,能够降低铸锭均匀化处理难度、提高显微组织和成分均匀性。V在
奥氏体中具有较高的溶解度,是微
合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。V的作用往往是通过形成V(C,N)来影响材料的组织和性能。科研人员通过研究元素V对718合金铸锭中富Nb相凝固偏析
行为的影响,研究其对718合金铸锭枝晶形态、Laves相和
碳化物析出的影响。为
保证成分一致性,试验所用材料均来自同一718母合金铸锭。先用50kg真空
感应炉冶炼718母合金,然后将其分为两份。取其中一份直接进行真空重熔,制备
标准718合金;另一份在真空重熔过程中加入微量V,制备含V(0.066%)合金。两份合金重
熔铸锭的直径均为Φ110mm,在自然条件下
冷却。分别沿铸锭直径方向在中心处经
线切割取Φ8mm×5mm圆棒,用于显微组织观测和成分测定。试验结果表明,V元素的微合金化使718合金铸锭枝晶组织得到细化,二次枝晶间距及Nb元素的偏析系数均有所降低;由于Nb元素主要分布在Laves相及
碳化物中,通过对二者体积分数的定量表征,V元素的加入大大降低Laves相及碳化物的析出,体积分数降低;线扫描分析表明,距Laves相越远,Nb元素含量越低,而含V样品中,这种含量降低的趋势有所减缓。根据分析结果可知,V元素的合金化改善了718合金中Nb元素的偏析状态,细化了枝晶组织,对降低718合金均匀化
热处理难度、提高合金成分和组织均匀性有利。含V碳化物在凝固过程中成为异质形核点,减小了凝固形核的驱
动力,使得二次枝晶间距变小,表现出更小的Laves相体积分数和较细的枝晶组织。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。