固溶温度对FGH95镍基合金持久断裂机制的影响-论文.pdf

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1、第41卷第3期稀有金属材料与工程Vo1．41，NO．32012钲3月RAREME三MATERIALSANDENGINEERINGMarch2012固溶温度对FGH95镍基合金持久断裂机制的影响谢君，田素贵，周晓明2，李晶晶，汪武祥2f1．沈阳工业大学，辽宁沈阳110870)(2．北京航空材料研究院，北京100095)摘要：通过对不同温度固溶处理的FGH95合金进行组织形貌观察及持久性能测试，研究了组织结构对合金持久性能及其断裂机制的影响。结果表明：经1150℃固溶和时效处理后，合金中有粗大y相在较宽的边界区域不连续分布，其周围存在相贫化区；经1160℃固溶及时

2、效处理后，合金中粗大相完全溶解，在晶内弥散分布高体积分数的相，并有粒状b，Xi)C碳化物在晶内及沿晶界不连续析出；经1165℃固溶和时效后，合金的晶粒尺寸明显长大，并有硬而脆的碳化物膜沿晶界连续析出。在650~C／1034MPa条件下，经1160℃固溶和时效的合金，由于在晶界处不连续析出的粒状碳化物对晶界具有钉扎作用，可有效阻碍晶界滑移，使合金具有较好的抗蠕变性能。合金蠕变后期的变形特征是晶内发生单取向和双取向滑移，随着蠕变进行，滑移迹线增多，并在晶界处引起应力集中，致使裂纹在晶界处萌生及扩展并最终导致断裂。关键词：FGH95合金；组织形貌；持久性能；断裂机制

3、中图法分类号：TG146．15；TG156文献标识码：A文章编号：1002—185X(2012)03—0447．05涡轮盘是航空发动机热端的关键部件之一，通常组织形貌观察，研究固溶温度对FGH95合金中晶界、在540～840℃工作，因而要求材料具有优良的力学性相和碳化物形态与分布的影响，探讨合金在蠕变期间能和热加工性能。镍基粉末高温合金由于在高温下表的断裂机制，试图为合金的发展与应用提供理论依据。现出一系列优异的性能，能有效保证发动机的可靠性1实验和耐久性，所以成为制造先进航空发动机高压涡轮盘等关键热端部件的首选材料】。将粒度约为100儿m的FGH95镍基合金

4、粉末置入FGH95镍基合金是一种高合金化相(体积分数不锈钢包套中，在1050℃保温4h进行粉末预处理，为50％～55％)沉淀强化型粉末镍基高温合金[7-10】，具随后在l150~C／120MPa条件下保温、保压4h进行热有成分均匀、无宏观偏析等特点【】l，】；该合金的组织等静压(HIP)成形。将经1150℃热等静压成形的结构由相和碳化物组成，采用不同工艺进行热处FGH95合金在不同温度(1150，1160和1165℃)保理，合金中相可获得不同的尺寸、形态和分布[13,141。温1h，进行固溶处理，随后快速转移至583℃的“盐由于FGH95合金的，，相及碳化物的

5、数量、形态和分布浴”中保温15min后空冷，再进行870℃，1h+650对合金的力学性能和蠕变行为有重要影响，特别是晶℃，24h的两级时效处理。FGH95合金的化学成分如界及晶界处析出的碳化物形态对合金的蠕变强度有重表1所示。要影响[】，因此，研究热处理工艺对合金组织结构及将热处理后的FGH95合金用线切割加工成横断面蠕变抗力的影响尤为重要。但有关热处理工艺对合金为4．5minx2mm，标距长度为20mm的板状工字形拉中，，相和碳化物形态、尺寸及分布的影响则很少有文伸蠕变试样，然后分别将不同温度固溶处理的试样置于献报道，特别是具有不同晶界特征的合金在蠕变期间表

6、1FGH95合金的化学成分的断裂机制仍不清楚。Table1ChemicalcompositionofFGH95alloy，％据此，本实验通过对FGH95合金进行不同温度的旦!垒!．固溶及时效处理，之后对其进行蠕变性能测试及SEM0．0600．O1212．988．0O3．482．553．403．4O3．50Bal收稿日期：2011．03．30基金项目：国家自然科学基金(50571070)；辽宁省教育厅基金(2004C004)作者简介：谢君，男，1986年生，博士生，沈阳工业大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110870，电话：024．25494089，E．mail

7、xiel004@yahoo．corn．cn；通讯作者：田素贵，教授，E—mail：tiansugui2003@163．corn·450·稀有金属材料与工程第4l卷熬耩图7晶界滑动与楔形裂纹形成的示意图图6经1165℃固溶及时效处理后，合金蠕变9h断裂后Fig．7Schematicdiagramofthegrainboundaryslippingand的表面形貌cuneiform—likecracksformed：(a1crackinitiatedintheFig．6Surfacemorphologyofthealloysolution—treatedatl16

8、5boundaryverticalto