GH864合金热加工过程中组织特征研究

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1、万方数据第38卷2009芷第3期3月稀有金属材料与工程RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGV01．38，No．3March2009GH864合金热加工过程中组织特征研究洪成淼1，董建新1，张玉峰2，张麦仓1，郑磊1(1．北京科技大学，北京100083)(2．兰州石油化工公司机械厂，甘肃兰州730060)摘要：为了观察分析烟气轮机动叶片GH864合金在热加工过程中组织演化规律，并进一步进行组织的优化控制，对取自棒材和成品叶片的热加工态及随后经热处理的样品进行系统的显微组织对比分析。

2、结果表明：原始棒料晶粒度较均匀，叶片局部位置存在项链状组织；叶片晶粒度的不均匀性主要是由于锻造的过程中各部位的应变量不同，因而产生不同的动态再结晶行为；经过标准热处理后叶片发生了静态再结晶和晶粒长大现象，晶粒度较为均匀。在叶片的锻造过程中，尬3C。和部分次生MC发生了回溶，在合金中仅有一些少量的TiC存在，它们主要分布于基体的晶界处；热处理之后大量的M23C6碳化物非连续地沿晶界呈块状析出。关键词：GH864高温合金；晶粒度：碳化物：y’相中图法分类号：TGl32．3+2文献标识码：A文章编号：1002．1

3、85X(2009)03—0510-04GH864合金是y7相沉淀硬化型镍基高温合金，在760℃以下具有高的拉伸和持久强度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能。该合金的优点是良好的强韧化匹配，即在高强度的条件下又具有足够的韧性，是一种重要的涡轮盘和叶片材料【11。近几十年来，中国已有近百台烟气轮机装备了GH864合金的涡轮盘和叶片并经受了运行考验【2j。烟机动叶片从轧棒到最终成形要经过多个工序，各工序问的组织遗传性会造成一旦某个工序操作不当都将会直接导致最终产品的不合格。在这样一个复杂的加工过程中，叶片的最终

4、组织优化控制将与整个热加工过程密切关联。晶粒度和晶界相是衡量烟机动叶片性能的重要表象指标【3~5】，也是整个加工过程中组织控制的重点；晶粒度较为均匀、晶界碳化物相分布合理并且没有包膜现象是理想的组织结构。为了对生产过程进行跟踪研究，找到每个环节有可能出现的具体问题，本实验对轧制棒材和锻造得到的成品叶片进行热加工态和热处理态的晶粒度、晶界和碳化物等进行系统的对比分析，从而得出GH864合金的晶粒度和析出相在整个加工过程中的演化规律，对于优化工艺控制具有重要的指导意义。1实验GH864合金采用真空感应加真空白耗

5、重熔的双联工艺冶炼，合金的化学成分为：Cr19．78％，Co13．82％，Mo4．72％，Ti3．22％，Al1．37％，C0．04％，Fe0．04％，Zr0．08％，Ni余量。钢锭开坯后经多火轧制成棒材，并采用该棒材模锻成叶片。对棒材和叶片进行如下制度的标准热处理：1080℃，4h，空冷+845℃，24h，空冷+760℃，16h，空冷。分别在轧态棒料、经标准热处理后的棒料及由轧态棒料直接模锻的未经热处理和经标准热处理的叶片上取样，进行热加工过程中合金的组织特征的观察研究。采用光学金相显微镜对棒材及叶片不同

6、部位晶粒度进行分析观察。观察晶粒度采用化学侵蚀的方法，浸蚀剂：纯HCI+少量铬酐(其中铬酐主要用作催化剂)；侵蚀时间：3～5S。扫描电镜观察主要针对)，’相和晶界碳化物MC和必3C6，用20％的硫酸甲醇溶液电解抛光，最后用(150mLH3P04+10mLH2S04+15g铬酐)溶液电解侵蚀(电压5v)5S左右。试样在10％盐酸+甲醇溶液中萃取，然后将萃取得到的粉末洗涤、过滤、干燥后进行X射线衍射分析a2结果与讨论2．1GH864合金的热力学相计算经热力学平衡相计算，得出了此成分GH864合金各相析出的析出规

7、律，如图1所示。由图可见，该合金所对应的初熔和终熔温度分别为1304℃和1356收稿日期：2008-03-0l基金项目：国家自然科学基金(50771011)作者简介：洪成淼，男，1979年生，博士生，北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083，电话：010-62332884，E-mail：peterhon979@yahoo．cn万方数据第3期洪成淼等：GH864合金热加工过程中组织特征研究·511·℃，凝固范围为52℃。MC的开始析出温度为1304℃；y’相的初始析出温度为1044℃：M23C6在低于

8、973℃时就开始析出。，，’为合金的主要强化相，在400℃的质量分数为28．3％；碳化物MC和尬3C6在此温度的质量分数分别为0．28％和0．92％，所占的比例虽然较小，但它们多分布于合金的晶界处，因此对合金的性能有较大的影响。口皇芑芒‰器时=Temperature／'C图lGH864合金各相析出量与温度的关系Fig．1Calculatedresultsofequilibriumphasesandtheirmas