镍基高温合金的高温力学性能及微观组织分析.pdf

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1、铸造技术Vo1．35NO．1·32·FOUNDRYTECHN0L0GYJan．2014镍基高温合金的高温力学性能及微观组织分析杨辉。潘世平(1．桂林J~．Y-大学广西矿业与环境科学实验中心，广西桂林541004；2．桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林541004)摘要：以第三代镍基高温合金FGH98为研究对象，通过实验对比了FGH98合金和前两代合金FGH95和FGH96的疲劳寿命和高温裂纹扩展速率，并研究了微观晶粒尺寸和最大载荷保持时间对FGH98合金疲劳抗性的影响。结果表明，粗晶粒FGH98合金的疲劳寿命更长、裂纹扩展速率更低；FGH98合金的高温裂纹扩展速率随着保载时间的延长而

2、增加。关键词：镍基高温合金；裂纹扩展速率；疲劳抗性中图分类号：TG146．1文献标识码：A文章编号：1000—8365(2014)01-0032-03AnalysisonHighTemperatureMechanicalPropertiesandMicrostructureofNickelBasedSuperalloyYANGHui．PANShiping2f1．GuangxiExperimentCenterofMiningandScientificEnvirionment，GuilinUniversityofTechnology，GuiLin541004，China；2．Collegeof

3、MechanicalandControlEngineering，GuilinUniversityofTechnology，GuiLin541004，China)Abstract：TakingthethirdgenerationnickelbasedhightemperaturealloyFGH98asresearchobject，thefatiguelifeandhightemperaturecrackpropagationrateofFGH98alloywascomparedwithFGH95andFGH96alloysthroughexperiments．Theinfluenceofm

4、icrograinsizeandthemaximumloadtimeonfatigueresistanceofFGH98alloywerestudied．TheresultsshowthatthecoarsegrainFGH98alloyhaslongerfatiguelifeandcrackpropagationrateislower，andthehi曲temperaturecrackpropagationrateofFGH89alloyincreaseswiththeextensionofloadtime．Keywords：nickelbasedhightemperaturealloy

5、；crackpropagationrate；fatigueresistance传统的铸锻高温合金普遍存在热加工性能差、装入低碳钢包套中进行电子束封焊和真空脱气，随组织不均匀、偏析严重等问题。通过粉末制备的镍后在压力135MPa、温度1180℃的环境下对包套基高温合金具有热加工性能强、力学性能好、成分进行等热静压成形4h。1180℃固溶1．5h后油淬，均匀、偏析轻、组织均匀、晶粒细小等特点，是航空820℃时效8h后空冷至室温。前两代镍基高温合金发动机涡轮盘生产的主要材料[”。影响镍基高温合作为对比材料，其成分见表1。为了研究FGH98合金高温力学性能的因素包括：环境因素、材料因素金疲劳裂纹扩

6、展行为受晶粒尺寸的影响，分别对相和力学因素[2]。本文实验研究了第三代镍基高温合同条件下的两组试样进行亚固溶和时效处理。按照金的热疲劳断裂扩展行为，对该材料的成分优化具ASTM标准[31将合金材料制备成标准紧凑拉伸试有一定的实用价值。样。650℃环境下，在高温疲劳裂纹扩展试验机上进行裂纹扩展实验，实验最大载荷为4196N，载荷比1实验方法为0．05．加载方式为5s--,90s_+5S的梯形波和5s--,5将第三代新型镍基粉末高温合金FGH98作为S的三角波。利用扫描电镜和光学显微镜观察试样实验材料，合金成分见表1。将去除静电夹杂的粉末断口形貌和显微组织。表1三代粉末高温合金的化学成分w(％

7、)Tab．1Thechemicalcompositionofthreegenerationpowdermetallurgysuperalloy合金TaZrNbWMoTiA1CoCrBCNiFGH95≤0．020．053．383．423．613．723．508．4812．710．0090．059余量FGH96≤0．020．0290．693．983．983．682．0812．7815．94O．0100．035余量FGH982