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1、高温合金论文：汽轮机用GH80A合金的组织稳定性与动态再结晶行为研究【中文摘要】GH80A合金是以Ni-Cr为基体的高温合金,通过添加一定量的Al、Ti,并进行时效处理,形成??强化相获得强化,同时由于加入了微量B元素使晶界也得到了极大的强化。为了加快该合金在超超临界发电机组的使用,迫切要求自行掌握该钢种的性能数据和组织演化,以便更安全的使用。本文采用热力学计算、高分辨扫描电镜、综合相分析、力学性能测试等多种手段的综合分析方法,研究了GH80A合金的基本组织,不同热处理制度下强化相的析出规律以及高温长期时效
2、后组织的稳定性;此外还利用热模拟机(Gleeble-3500)对GH80A合金锻造工艺进行模拟,分析GH80A合金动态再结晶机制及晶粒长大动力学,双重晶粒度的组织特性分析及对材料性能的影响。结果发现:热处理制度的研究得出GH80A合金较佳固溶温度为1080℃,845℃/24h/AC+700℃/16h/AC的两段时效处理使合金中析出大小两种尺寸?′相,两种尺寸?′相的配合有利于获得良好的综合性能。微观组织观察和化学相分析表明,标准热处理态的GH80A合金中,细小的?′相粒子均匀分布在γ基体中,?′相的平均尺寸
3、约为50nm。颗粒状M7C3和M23C6碳化物粒子在晶界以不连续状态析出。其中?′相含量为17.713%,M7C3和M23C6的总量为0.636%,此外还有少量MC碳化物。热力学相计算表明GH80A合金中的主要平衡析出相为?′相和MC,M7C3,M23C6三种碳化物,没有TCP有害相的存在。随着Al、Ti含量的增加,?′相的析出量和析出温度均有显著增加;C含量的增加会显著提高MC,M7C3,M23C6三种碳化物的析出量,但对M7C3和M23C6析出温度的影响不大,而C含量的增加会显著提高MC的开始析出温度,
4、增加MC的液析能力。合金在不同温度(550～750℃)下长期时效处理(200～5000h)后的组织稳定性研究得出,GH80A合金在550℃长期时效过程中,晶内γ’相大小基本不变,组织非常稳定。从600℃,650℃和700℃时效1000h的组织来看,合金的组织亦比较稳定。750℃高温时效时,随着时效时间的延长,γ’相数量逐步减少,尺寸增加,γ’相的形貌由球形向方形转变。锻造工艺加工的GH80A中存有复杂晶粒度结构。大的变形量与高的变形温度有利于形成均匀的晶粒结构。相同变形量时,高的变形温度,也更有利于形成均匀
5、的晶粒结构,变形温度越高,得到的DRX晶粒度越大。相同变形温度时,大的变形量更有利于形成均匀的晶粒结构,变形量越大,得到的DRX晶粒度越细小。变形速率越大,再结晶晶粒也越细小。通过对动态再结晶机制的研究得出,在1000℃以上的变形温度下,动态再结晶是以原始晶界弓出形核,表现为非连续动态再结晶;而在950℃时,动态再结晶是以亚晶旋转形核,表现为连续动态再结晶。由此得到的均匀组织的最小晶粒尺寸为4μm(1000℃,变形速率为1s-1);而950℃下可得到2.3μm的再结晶晶粒尺寸,但是为不均匀的组织。不同原始组
6、织750℃,310MPa条件下的持久蠕变显示,平均晶粒度越大,蠕变及持久性能越好;而组织越均匀,持久时间越长,实验结果波动也较小。【英文摘要】GH80AisahightemperaturealloyasNi-Crmatrix,byaddingacertainamountofAl,Tiandconductingagingprocess,itwouldformthestrengtheningphase??.Besides,thegrainboundaryhavebeenstrengthenedbyaddingt
7、heelementB.InordertospeeduptheuseofGH80A,weneedtomasterthepropertydataandstructureevolutionofthisalloyforsaferuse.Thispaperutilizedthermodynamiccalculation,SEM,analysisofcomprehensivephaseandmechanicalpropertiestesttoinvestigatethebasicstructureofGH80A,the
8、precipitationlawofstrengthenphaseunderdifferentheattreatment,thestabilityofstructureafterlong-termagingunderhightemperature.Inaddition,thispapersimulatedtheforgingprocessofGH80Abythermalsimulationmachine(Glee
