GH4586合金涡轮盘预制坯优化与组织均匀性控制

GH4586合金涡轮盘是新一代液体火箭发动机的核心部件之一,服役环境极其恶劣,提高涡轮盘模锻件微观组织均匀性有益于提高产品力学性能的稳定性和可靠性。通过热压缩试验,研究了变形温度、应变对GH4586合金微观组织和再结晶行为的影响,得到了GH4586合金热成形工艺参数范围;结合有限元仿真和模锻成形试验,分析了不同预制坯形状对涡轮盘模锻件应变分布和组织均匀性的影响,采用从边缘到中心梯度升高的双陀螺形预制坯形状、在1060℃条件下进行模锻成形,可以获得组织均匀的涡轮盘模锻件,心部晶粒度等级达到6~7级,盘部R/2处和边缘处晶粒度等级7~8级;室温、低温和高温力学性能均满足标准要求,特别是-196℃时延伸率和600℃时抗拉强度相较原工艺方案分别提高了37%和12%。

GH4586合金的热加工工艺

主要通过合金不同状态的Gleeble试验、碳化物析出规律以及表面保温试验等一系列工作,研究了GH4586合金的热加工塑性,从而确定了该合金的热加工工艺.

GH4586合金热加工工艺研究

本文主要对合金进行不同状态的G1eeble试验、碳化物析出规律以及表面保温试验等一系列工作，研究了GH4586合金的热加工塑性，从而确定该合金的热加工工艺。

800℃下GH4169和GH4586高温合金的疲劳性能

为了为两种我国广泛运用于航天发动机各部件的GH4169和GH4586镍基高温合金在面临苛刻服役条件下的安全使用提供依据,采用高频疲劳试验机测试了两种合金在800℃下的疲劳性能并绘制了S-N曲线,采用扫描电镜对它们的疲劳断口形貌进行了观察,结合显微组织观察分析了800℃下两种合金的疲劳断裂特征。结果表明:在800℃下,GH4169合金中长径比较大的针状δ相会引发应力集中,影响其疲劳性能;GH4586合金晶界处稳定的颗粒状TiN对蠕变的抑制及其与细小碳化物第二相强化的共同作用可提高合金的疲劳性能。GH4169和GH4586合金在800℃下的平均疲劳强度极限分别为363.33和490.00 MPa。

白斑缺陷对GH4586合金组织和力学性能的影响

系统分析了GH4586合金白斑缺陷的组织特征、元素分布及其对室温拉伸性能和硬度的影响,结合热力学计算和感应锭凝固过程仿真模拟,探讨了白斑缺陷的形成机制及其控制方法。结果表明,GH4586合金盘锻件中的白斑缺陷为枝晶白斑,宏观上表现为枝晶花样,微观组织是由MC型碳化物、M6C型碳化物和大尺寸非共格γ′相组成的第二相团簇。由于枝晶白斑中含有较多的高硬度、易开裂的第二相团簇,使合金的室温抗拉强度和塑性显著降低,对GH4586合金盘锻件的力学性能影响较大。GH4586合金大尺寸真空感应锭凝固过程中会产生较大内应力和形成较多缩孔,直接用做电极进行自耗重熔时,易因缩孔开裂而发生电极掉块,落入熔池后形成白斑缺陷。提升自耗电极的质量和优化真空自耗工艺能有效控制GH4586合金盘锻件中的白斑缺陷。

工艺参数对GH4586高温合金微观组织的影响

通过等温热压缩试验及变形后固溶热处理试验,研究了变形温度、应变速率、应变、固溶温度及固溶时间对GH4586高温合金微观组织的影响。结果表明:γ相再结晶程度随着变形温度和应变的增大逐渐增大,随着应变速率的增加先降低后增大;γ相晶粒尺寸随着变形温度的升高逐渐减小,随着应变速率的增大先减小后增大,随着应变的增大先减小后趋于稳定;γ相再结晶程度及晶粒尺寸随着固溶温度的升高和固溶时间的延长显著增加。GH4586高温合金最佳热变形工艺参数为:变形温度为1060~1080℃、应变速率为0.01~0.1 s^-1。在该工艺参数范围内所得组织为均匀细小的等轴组织。

Effect of processing parameters on flow behaviors and microstructure during high temperature deformation of GH4586 superalloy

The apparent activation energy for deformation(Q)and strain rate sensitivity(m)of GH4586 superalloy are calculated and the variation trend is reasonably explained by the microstructure observations.Constitutive modelling of this superalloy is established and the processing maps at different strains are constructed.The results show that the Q value is in the range of 751.22−878.29 kJ/mol.At a temperature of 1060°C,strain rate of 0.001 s^(−1),and strain of 0.65,the m value of GH4586 superalloy reaches a maximum of 0.42.The optimal processing parameter of GH4586 superalloy is at a deformation temperature of 1050°C and a strain rate of 0.001 s^(−1).The domains of flow instability notably expand with increasing strain during high temperature deformation of GH4586 superalloy.

长期时效对GH4586B合金750℃和510MPa持久性能的影响

研究了新型镍基GH4586B合金750℃下长期时效1500 h对组织及750℃和510 MPa持久性能的影响。利用扫描电子显微镜观察分析合金长期时效中的显微组织和750℃和510 MPa持久断口变化。结果表明,GH4586B在高温时效中未发现有害TCP相析出,晶界和晶内均析出碳化物,晶界析出碳化物呈弥散的颗粒状,并随时效时间的延长颗粒尺寸有增大的趋势,析出量亦不断增加;合金在750℃和510 MPa下的持久性能主要受晶界碳化物析出的影响,在750℃时效1500 h后750℃和510 MPa持久时间达到最大值,塑性相应最低;通过持久断口的形貌分析,合金750℃和510 MPa持久断裂具有韧性断裂特征。