热处理对inconel 718合金电子束焊接头微观组织和性能的影响

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1、热处理对Inconel718合金电子束焊接头微观组织和性能的影响　　摘要：研究了“双8时效”制度和“短时效”制度对Inconel718高温合金母材和焊缝区的金相组织、室温力学性能的影响。结果表明，焊缝区为铸造组织特征，定向生长的树枝晶内析出γ″和γ′强化相，枝晶主干细长挺直，两侧的二次枝晶以δ相为主，形态短而直。由于“短时效”热处理的温度偏高，使γ″亚稳定相向δ稳定相转变，导致“短时效”热处理后焊件的显微硬度和强度略低于“双8时效”热处理试件，而断后伸长率基本无变化。　　关键词：高温合金；电子束焊；时效热处理；微观组织；力学性能　　中图分类号：TG156　　Abstract：T

2、heeffectsofthe“twoeightaging”and“shortaging”processesonthemicrostructureandroomtemperaturemechanicalpropertiesofInconel718matrixandweldingjointswerestudied.Thecastingstructuremorphologywasobtainedintheweldingjointsandtheγ″andγ′reinforcingphaseswereprecipitatedinthedendritecrystals.Themainden

3、dritewaslongandstraight.However，theshortandstraightsubdendritecrystalscontainingδphasewereprecipitatedonbothsidesofthemaindendrites.Themetastableγ″phasewastransformedintothestableδphasebecauseofthehighertemperatureofthe“shortaging”process.Asaresult，themicrohardnessandthestrengthwerelowerthan

4、thoseofthe“twoeightaging”process，andtheelongationwasnotchanged.　　Keywords：hightemperaturealloy；electronbeamwelding；agingtreatment；microstructure；mechanicalproperties　　0前言　　Inconel718是镍基高温合金，具有良好的抗热疲劳、抗氧化和冷、热加工性能，并在650℃具有较高的强度和良好持久、疲劳性能[1-2]。被广泛应用于制作航空发动机的气压机盘、涡轮盘、机匣和叶片等高温结构部件。　　Inconel718高温合

5、金的热处理方式主要由固溶处理和时效处理两部分组成。经固溶时效处理后析出体心立方γ″和面心立方γ′沉淀强化相。其中亚稳相γ″（Ni3Nb）是主要强化相，γ′为辅助强化相（Ni3AlTi）。另外，δ相（Ni3Nb）为γ″相的平衡稳定相，在一定条件下γ″会转变为δ相。采用不同的热处理工艺可使合金获得不同的组织结构，且合金中γ′，γ″和δ相具有不同的形态和体积分数[3-4]。因此使合金呈现不同的力学和蠕变性能等。目前，对该合金的时效研究主要为标准的“双8时效”制度[5]，而且多集中于对母材的热处理相变和组织性能研究[6-8]，对焊缝的时效组织变化规律研究很少。最近，美国通用电气公司在某

6、份研究报告中针对Inconel718高温合金提出了“短时效”的热处理制度[9]，因此采用两种时效制度进行对比研究，分析其对焊缝和母材的微观组织、相组成和显微硬度的影响规律，为Inconel718产品焊后热处理提供依据。　　1试验材料及工艺　　Inconel718合金铸锭经开坯、锻造成420mm×200mm的锻件。铸锭的高温扩散退火工艺为：1160℃/24h+1190℃/72h。锻件采用真空感应+真空自耗的双联冶炼工艺，再经等温锻造而成。初锻温度为1100℃，终锻温度为950℃。合金的化学成分如表1所示。　　采用线切割工艺从420mm×200mm的合金锻件上直接切取若干规格为15

7、0mm×80mm×4mm试件用于电子束焊接试验。电子束焊接设备为K49G150CNC型高真空电子束焊机，焊接前试件装夹结构如图1所示。焊接参数如表2所示。　　焊接完成的试件分别采用两种时效处理方案：　　（1）“双8时效”制度：720℃±6℃并保温8h，以（45～65）℃/h冷却速度到620℃，并在620℃±6℃保　　温8h后空冷。　　（2）“短时效”制度：真空加热到760℃±14℃并保??5h，炉冷至649℃，在649℃±14℃保温1h，空冷至427℃以下。　　采用上述制度处理的时效试样经研