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GH2150A時效強化型高溫合金成分及性能

發(fā)布時間: 2022-11-26  點擊次數(shù): 551次

GH2150A材料介紹:

GH2150A合金是Fe-Ni-Cr基時效強化型高溫合金,合金成分中含有大量的Cr、Al、Ti、Nb、W、Mo等合金化元素。GH2150A合金中的Cr、Al、Ti元素溶入γ基體中,形成固溶強化作用。Al元素與基體形成Ni3Al相,Ti元素可替代基體中的Al元素,形成Ni3(Al,Ti)相。W、Mo元素作為GH2150A合金中的微量合金化元素,W元素在合金的基體中引起晶格畸變,組織位錯的運動。此外,W、Mo元素作為合金化元素,在標準熱處理后,在合金中可形成MC、M23C6和M6C型碳化物。該合金具有耐高溫、耐腐蝕性強等優(yōu)點,且具有優(yōu)良的綜合力學性能,主要被用于600℃下長期服役的航空發(fā)動機高壓壓氣機葉片等零件。

GH2150A化學成分:


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GH2150A合金的力學性能主要受熱處理的影響。GH2150A合金熱處理包括固溶和時效,時效制度包括一次和二次,GH2150A合金棒材技術(shù)條件中棒材的熱處理制度為1000 ~ 1130攝氏度 , 5小時,空冷650 ~ 730攝氏度 , 16小時,空冷。

圖2顯示了不同固溶溫度處理后GH2150A合金的微觀組織。統(tǒng)計經(jīng)不同固溶溫度處理的組織晶粒大小,晶粒大小統(tǒng)計見圖3。隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒尺寸逐漸增大。從圖中可以看出,1000固溶處理的組織中有細小的晶體組織和一些大晶粒,整體組織較小,平均晶粒尺寸約為29 m,1020 ~ 1060后組織均勻,晶粒組織已逐漸長大。1020、1040和1060固溶處理后的平均晶粒尺寸分別為63、77和83微米。當固溶處理溫度提高到1080C時,合金的晶粒組織急劇增加,晶粒尺寸增大到107 m,合金經(jīng)過不同溫度的固溶處理后,固溶處理溫度決定了其晶粒尺寸。GH2150A合金在1020 ~ 1040 固溶熱處理后,晶粒組織細小均勻,與軸向水平相當。急劇長大的趨勢,合金的晶粒組織粗大。


力學性能



圖6顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的應力-應變曲線。從圖中可以看出,GH2150A合金拉伸過程包括均勻變形和非均勻變形兩個階段。表3是GH2150A合金在不同固溶處理后的拉伸性能。從表中可以看出,隨著固溶溫度的升高,GH2150A合金的抗拉強度和屈服強度依次降低,合金的延伸率依次升高,合金的斷面收縮率基本保持不變。GH2150A合金的力學性能主要受晶粒組織和析出物的影響。隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒尺寸依次增大。根據(jù)金屬細晶強化理論,晶粒越小,合金強度越高。因此,隨著固溶溫度的升高,合金的強度依次降低。較低的固溶溫度在1020處理后,合金的抗拉強度和屈服強度較高,但合金的塑性較差,延伸率和斷面收縮率較低。該合金晶粒組織均勻,具有良好的拉伸性能,強度和塑性指標高。與1060 ~ 1100熱處理后的性能相比,其抗拉強度提高了約20 ~ 50m pa,屈服強度提高了約35 ~ 50m pa。

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圖7顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的抗拉強度和屈服強度??梢钥闯觯S著固溶溫度的升高,合金的抗拉強度和屈服強度逐漸降低。隨著固溶溫度的升高,晶粒的尺寸變大,這降低了合金的強度。此外,合金的強度受晶界碳化物的影響。隨著固溶溫度的升高,晶界處的粒狀碳化物聚集形成層狀碳化物,降低了晶界處的結(jié)合力,降低了合金的強度。

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圖8顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的伸長率和截面收縮率??梢钥闯?,當固溶處理溫度為1000時,合金的塑性較低。GH2150A合金在1020以上的熱處理增加。隨著熱處理溫度進一步升高,合金的塑性不大。

結(jié)論

(1)隨著固溶溫度的升高,GH2150A合金的晶粒和晶界碳化物的尺寸依次增大。當固溶溫度為1020~1040℃時,合金的晶粒組織和晶界碳化物的尺寸細小、組織均勻。

(2) GH2150A合金經(jīng)1020~1040℃固溶處理后,具有良好的拉伸性能,與1060~1100℃熱處理后的性能相比,其抗拉強度提升約20~50MPa,屈服強度提升約35~50勻MPa,伸長率和斷面收縮率基本保持不變。

微觀組織

圖1為GH2150A合金熱軋態(tài)的微觀組織。從圖中可以看出,熱軋GH2150A合金組織均勻細小。合金被軋制并變形,晶粒組織呈等軸狀,平均晶粒尺寸為14μm


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