新型fe-ni-co系低膨胀高温合金的热处理工艺与高温性能

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1、硕士学位论文新型Fe-Ni-Co系低膨胀高温合金的热处理工艺与高温性能HEATTREATMENTANDHIGHTEMPERATUREPERFORMANCEOFANEWFe-Ni-CoLOWEXPANSIONSUPERALLOY李野哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG156.31学校代码：10213国际图书分类号：669.1密级：公开工学硕士学位论文新型Fe-Ni-Co系低膨胀高温合金的热处理工艺与高温性能硕士研究生：李野导师：朱景川教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：

2、2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG156.31U.D.C:669.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringHEATTREATMENTANDHIGHTEMPERATUREPERFORMANCEOFANEWFe-Ni-CoLOWEXPANSIONSUPERALLOYCandidate：LiYeSupervisor：AssociateProf.ZhuJingchuanAcademicDegreeAppliedfor：Mastero

3、fEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要低膨胀高温合金因其膨胀系数小、优良的高温力学性能及抗氧化性能，广泛应用在航空航天、兵器工业、仪器仪表等领域。随着航空航天事业的飞速发展，对低膨胀高温

4、合金综合性能提出了更高的要求，本课题组已经成功研制了一种新型的Fe-Ni-Co系低膨胀高温合金，并进行了成分设计。本文选择了一种具有代表性的成分，进行新型低膨胀高温合金的制备，并对其进行热处理工艺研究及性能表征，同时对其高温抗氧化性能进行了研究。利用热力学计算软件JMatPro对合金相变行为进行了计算，得到合金的平衡相图、CCT曲线、TTT曲线，为热处理工艺的制定提供指导。研究了固溶处理工艺对合金组织的影响，结果表明1170℃保温6h空冷，随后在1220℃保温2h空冷的二次固溶的方式能够得到较好的固溶效果。研究了时

5、效处理工艺对合金组织及硬度的影响，温度对γ′相尺寸的影响大于时效时间，随着一次时效温度的提高，合金中γ′相的尺寸增大，合金的硬度降低；一次时效温度较高时，合金在二次时效过程中会有细小二次γ′相析出；当一次γ′相尺寸范围在30nm~40nm，并均匀分布时合金具有较高硬度；一次时效温度为650℃时，γ′相立方度最好，尺寸范围在30nm~40nm，时效24h内平均硬度值HV570~580，组织和硬度值稳定；对经650℃×12h/AC+620℃×8h/AC时效处理后的试样进行拉伸试验，其室温抗拉强度为985MPa，650℃

6、高温抗拉强度为718MPa，具有很好的强度。对合金的热膨胀性能进行了研究，试验合金体系具有较优异的低膨胀性能，其中2#成分合金居里温度为448℃，25~400℃的平均线膨胀系数为9.1×10-6/℃；Al元素的加入会增大合金的热膨胀系数，降低合金的居里温度；Ta元素的加入，合金的热膨胀系数会略有降低，但是居里温度同时也会降低；适当调整Co/(Ni+Co)值，会提高合金居里温度，降低合金高温线膨胀系数。研究了合金在550℃~700℃时的抗氧化性能，合金在此温度范围氧化动力学遵循抛物线规律，在550℃、600℃、650

7、℃属于完全抗氧化级别，在700℃属于抗氧化级；合金的恒温氧化扩散激活能为166179J，恒温氧化速率常数表达7﹣166179/(RT)式为：KT=8.34×10e。合金在高温氧化100h后氧化产物主要为CoFe2O4，并致密分布形成氧化膜，有效的保护了合金基体。关键词：低膨胀高温合金；热力学计算；热处理；线膨胀系数；抗氧化性能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLowexpansionsuperalloyspossesslowexpansioncoefficient,excellenthightem

8、peraturemechanicalpropertiesandoxidationresistance,soitwaswidelyusedinaerospace,ordnanceindustry,instrumentation,andotherfields.Withtherapiddevelopmentoftheaerospaceindustry,forlow