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GH738合金碳化物析出和回溶规律研究

原文作者:
  陈仲强,邰清安,赵兴东,王健妍,李昌永
发布时间:
  2014-08-19
来    源:
  中航工业沈阳黎明航发集团公司
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摘 要:GH738合金热变形及热处理过程中,MC碳化物和M23C6碳化物的演变行为将对合金性能产生很大影响。对合金进行了1 100~1 170℃×4h的保温处理试验,研究了碳化物的回溶规律;并于MC碳化物回溶温度TMC以上进行预处理后再经标准热处理,研究了不同阶段碳化物的再析出行为以及预处理温度对碳化物再析出行为的影响。对经1 080℃×0.5h×AC固溶处理的试样在700~1 050℃时效不同时间,以观察晶界M23C6碳化物的析出行为。研究结果表明:合金中MC碳化物的回溶温度为1 150℃左右。在标准热处理前若加热温度超过TMC,获得的晶界碳化物呈连续趋势。而低于TMC温度,晶界碳化物呈现断续分布。经等温时效试验和动力学模拟计算可知,GH738合金中M23C6碳化物的析出峰值温度为900~950℃。
 GH738是以γ′相沉淀硬化的镍基高温合金,具有良好的耐燃气腐蚀能力、较高的屈服强度和疲劳性能,理想的蠕变性能,广泛用于730℃以下燃气轮机和航空发动机涡轮盘、紧固件等承力部件以及要求815℃抗蠕变和抗氧化的封严环等部件[1-3]。该合金的晶粒度以及主要强化相γ′、碳化物MC 和M23C6会影响合金的强度、韧性和硬度等力学性能指标。在热加工过程中,MC可能发生回溶,而在接下来的热处理过程中,MC的再析出对晶界碳化物的析出形态有很大影响。M23C6的析出温度范围为650~1 080℃,随着温度的提高其数量逐渐增加。因此,MC和M23C6碳化物的析出行为将会直接影响到合金晶界相的分布状态,并可能形成晶界碳化物膜[4]。
  该合金中碳化物的含量、分布及形态对合金的性能产生很大的影响,小且不连续的晶界碳化物会阻止晶界滑移而增强韧性和蠕变抗力,改善高温持久强度;而粗大成膜状的碳化物会降低合金的韧性[5-6]。碳化物的回溶与析出是一个动态的过程,它与温度和保温时间存在着一定的关系,同时其回溶与析出规律对再结晶、晶粒度也产生影响[7-8]。但目前很少有文献系统分析晶界碳化物在不同热处理阶段的演变规律。因此,研究GH738合金中碳化物的回溶与析出规律是掌握碳化物行为对合金性能影响作用的基础。
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