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IN783 合金热处理工艺的热动力学评估及成分设计

原文作者:
  沈治,沈红卫,孙锋,单爱党,丁丽锋
发布时间:
  2014-08-19
来    源:
  上海交通大学材料科学与工程学院,上海电气电站设备有限公司汽轮机厂
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摘 要: 采用材料性能模拟软件Jmat Pro 5. 0 与相应的Ni 基高温合金数据库,对IN 783 合金的相析出行为进行了分析,探讨标准热处理工艺的合理性. 结果表明:标准热处理工艺的固溶温度对含名义成分的IN783 合金是合理的,在该温度下能保留适量β2NiAl 以限制晶粒长大,但对实际Nb 、Al 含量较高且含C 的合金则偏低.β时效对汽轮机用IN783 合金是必要的,它不仅能改善抗晶界氧化性能,还可减缓γ′相析出、抑制有害η相形成. Cr 和Fe 元素可稳定γ′相,高Co 、Nb 含量则降低γ′相稳定性,促进η相析出.
    Inconel 783 ( IN783) 合金是一种航空发动机用高Al 低Cr 新型低膨胀抗氧化高温合金,其特点是在保持γ′强化的同时,通过在晶界上分布富Al 的β2NiAl 相以提高晶界抗氧化能力[123 ] . 近年来,随着超超临界汽轮机技术的兴起,该合金也被用作汽轮机组的螺栓材料[ 425 ] . 按目前的技术要求[6 ] ,某一种类的汽轮机螺栓用IN783 合金采用与航空材料相同的三级时效(β+γ′) 标准热处理工艺. 考虑到汽轮机运行预期寿命要求远高于航空发动机,且腐蚀气氛为干蒸汽[ 7 ] ,有必要研究热处理工艺优化的可能性;此外, IN783 合金是否能用于更高工作温度的螺栓或其他高温零件,是否可以对化学成分进行优化也值得进一步研究.
    针对上述问题, 笔者利用热力学计算软件Jmat Pro5. 0 与相应的Ni 基高温合金数据库, 对IN783 合金的相析出行为进行了分析,并具体考察了该合金的名义成分以及进口与国产2 种合金的实测成分.
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