gh4169合金是一種沉淀硬化型高溫合金,具有優(yōu)良的抗蠕變性能和熱疲勞抗力,廣泛用于制造*航空發(fā)動機渦輪盤部件。等溫鍛造是制備gh4169合金的常用技術(shù)。通過標準或直接時效熱處理之后,等溫鍛高溫合金的顯微組織包括γ基體、γ′、γ′及nbc碳化物相。其中,γ′相為合金主要的強化相。與傳統(tǒng)水平軋機相比,熱連軋技術(shù)旨在通過細晶粒強化作用使合金獲得更高的屈服強度和抗蠕變性能。
事實上,高溫合金的蠕變機理與加工技術(shù)即形變工藝有關(guān),例如等溫鍛造和熱連軋。相比等溫鍛造技術(shù),熱連軋技術(shù)是一種以較大變形量來加工形變ni基高溫合金的新嘗試,它包括一些突出的特點,如工藝流程短、能量消耗少和生產(chǎn)成本低。在熱連軋過程中獲得的較大變形量可以增強變形強化作用以改善合金的顯微組織和性能。但是,熱連軋或變形量對gh4169高溫合金顯微組織和蠕變性能的影響尚不清楚。
研究人員通過等溫鍛或熱連軋加工的gh4169棒材研究了變形技術(shù)和變形量對合金顯微組織和蠕變性能的影響。試驗用gh4169合金通過真空感應(yīng)爐熔煉,澆鑄成錠,鑄錠通過下列兩種方式加工成棒材:(1)在1020℃等溫鍛造成方坯,變形量約為45%;(2)在1100~1070℃溫度范圍和空冷,通過8道次的熱連軋將約φ50mm的鑄錠加工成φ25mm的棒,變形量約為75%。加工成的棒材分別經(jīng)直接時效處理:720℃,8h,爐冷至620℃(50℃∕h的速率);620℃,8h,空冷。試驗結(jié)果:
直接時效后,合金中彌散析出大量的細γ′相具有重要的強化作用。與等溫鍛合金相比,熱連軋過程中所形成的“預先存在的”致密位錯的變形強化作用能夠明顯地改善合金的抗蠕變能力,它是使合金具有更好抗蠕變性能和更長壽命的重要原因。
熱連軋過程中的變形特點是激活了晶粒中的位錯孿生和滑移,它有利于位錯的多系滑移,蠕變過程中可以消除應(yīng)力集中,從而改善合金的抗蠕變性能,延長合金的蠕變壽命。
通過等溫鍛和熱連軋兩種變形工藝加工的合金,蠕變斷裂的主要機理均表現(xiàn)為:在蠕變后期,沿晶界垂直于作用應(yīng)力軸出現(xiàn)微裂紋,并沿晶界擴展直到發(fā)生解理斷裂。