热处理工艺对GH4169合金蠕变性能的影响

通过蠕变性能测试和组织观察,研究了不同热处理工艺对GH4169合金蠕变性能的影响。结果表明:经过标准热处理之后,热连轧合金较径锻合金析出的δ相更少,蠕变性能更好。直接时效热处理后的热连轧合金几乎不析出δ相,其蠕变寿命接近于标准热处理径锻合金的两倍。径锻合金蠕变过程产生穿晶断裂,而热连轧合金蠕变过程产生沿晶断裂。

GH4169合金的低温冲击试验

对GH4169高温合金边缘和中心部位进行了低温冲击试验,比较晶粒大小对合金冲击功的影响,进一步进行室温冲击试验,比较室温冲击和低温冲击冲击功的大小。同时还对径锻试样和热连轧试样低温冲击所需要的冲击功进行对比,并用SEM观察了冲击断口的表面。结果表明:晶粒越细小,所用的冲击功越大;低温冲击和室温冲击所用的冲击功几乎一样;热连轧试样低温韧性要远远好于径锻试样,冲击端口为韧窝断口。

Inconel 718圆钢热连轧温度场的热力耦合分析

采用三维弹塑性有限元方法建立了Inconel718合金圆钢在14个道次热连轧过程中的热力耦合分析模型,并在方坯初始温度为960～1000℃,初始速度为0.15～0.25m·s^(-1)的范围内模拟了轧件中间断面特征点的温度变化。结果得出,轧件芯部温度随初始温度的降低和初始速度的升高而升高;随轧制道次的增加,因初始温度不同而导致的轧件芯部温度的差异会越来越小,但因初始速度不同而导致的轧件芯部温度差异始终存在。

缩孔对径向锻造GH4169合金不同部位蠕变性能的影响

对径向锻造GH4169合金的缩孔尺寸和数量进行了研究,进而在650℃/725MPa条件下对该合金不同部位试样的蠕变性能进行了测试。结果表明:缩孔主要存在于晶界处,在材料表面部位的缩孔数量与体积均大于中心部位的;表层金属的蠕变寿命最短,约为心部的一半,不同部位蠕变试样的断口均为韧窝型;晶界缩孔是合金蠕变过程中的主要裂纹源之一。

GH4169合金的高温应力松弛行为及蠕变本构方程

针对涡轮盘用GH4169合金,在不同温度(550,650,750℃)下开展了应力松弛试验,并根据应力松弛曲线建立了蠕变本构方程。结果表明:GH4169合金在不同温度下的应力松弛曲线呈现出相同的特点,整个应力松弛过程可以分为快速松弛和缓慢松弛并趋于稳定两个区段;拟合曲线与试验曲线的符合程度表明二阶指数衰减函数可以很好地用来描述该合金的应力松弛过程;不同温度下应力-蠕变应变速率关系曲线可划分为低应力区、过渡区和高应力区三个区段,在低应力区与高应力区,应力与蠕变应变速率关系基本呈线性相关;通过Origin8.0软件对应力-蠕变应变速率关系曲线进行拟合得到了不同温度下的材料常数,建立了该合金的蠕变本构方程。

不同热处理工艺对GH4169合金组织及性能的影响

研究了3种不同热处理工艺对GH4169合金组织和性能的影响。结果表明,3种热处理对晶粒大小没有明显影响,而主要改变δ相的析出量以及分布。通过HST处理后在晶界以及晶内可获得较多的δ相;通过DA处理的组织晶界处较平滑,几乎没有δ相析出;而通过ST处理的δ相主要析出于晶界,数量介于两者之间。在650℃,725MPa的蠕变条件下,通过DA处理可获得更长的蠕变寿命和断裂延伸率,而ST处理后的合金寿命最短。对合金蠕变后的试样观察发现:δ相的数量、分布对合金蠕变性能有着重要的影响。

不同固溶处理对GH4169合金常温拉伸性能的影响

采用准静态拉伸试验方法研究GH4169合金经不同固溶处理后的室温拉伸性能和其加工硬化行为。结果表明,GH4169合金加工硬化规律基本遵循Hollomon公式,δ相的数量、分布和形态对GH4169合金的屈服强度、弹性模量、应变硬化行为和室温断口形貌有一定的影响。

不同热处理的热连轧GH4169合金组织及抗蠕变性能研究

研究了3种不同热处理工艺下热连轧GH4169合金的组织与抗蠕变性能。结果表明,3种不同的热处理工艺对晶粒大小有一定的影响,DA态热连轧GH4169合金的组织最细小,HST态合金晶粒尺寸比ST态合金晶粒尺寸略大;δ相的含量随固溶处理时间的增加而增加,且主要在晶界处析出。在650℃/725MPa的实验条件下,DA态热连轧GH4169合金的抗蠕变性能最好,HST态合金抗蠕变性能最差。对3种不同热处理工艺的热连轧GH4169合金蠕变断裂试样的断口进行观察,其断裂方式主要表现为沿晶断裂。

GH4169合金不同锻造工艺的组织与性能

研究传统与径向锻造工艺的GH4169合金组织与性能的差别。研究发现:与传统的自由锻、快锻技术相比,径锻GH4169合金晶粒显著细化,不同部位的晶粒度、δ相级别差异更小;且边缘部位几乎不存在冷变形组织,因而径锻GH4169合金具有比传统锻造的合金更高的综合性能。

热连轧GH4169合金的晶粒长大行为

对热连轧(HCR)GH4169合金在固溶处理过程中晶粒长大行为进行系统研究。结果表明,该合金?相溶解温度在990～1000℃之间,δ相对晶粒长大有显著阻碍作用,在低于δ相溶解温度进行固溶处理时,析出的δ相使得晶粒长大缓慢;在高于δ相溶解温度以上时,晶粒随温度的升高快速长大。晶粒长大动力学表明:在高于δ相固溶线温度以上进行固溶处理时,晶粒生长指数随着固溶温度的升高而增加;固溶处理温度为1000和1050℃时的晶粒长大激活能为223.849kJ/mol,晶粒长大机制为自扩散过程控制机制,并建立了相应的晶粒长大动力学方程。

热连轧GH4169合金晶粒的长大规律

对热连轧GH4169合金在固溶处理过程中晶粒长大规律进行了系统的研究。研究结果表明,该合金δ相溶解温度在990~1 000℃之间,δ相对晶粒长大有显著阻碍作用,在低于δ相溶解温度进行固溶处理时,析出的δ相使得晶粒长大缓慢;在高于δ相溶解温度以上时,晶粒随温度的升高快速长大。晶粒长大动力学表明：在高于δ相固溶线温度以上进行固溶处理时,晶粒生长指数随着固溶温度的升高而增加;固溶处理温度为1 000和1 050℃下的晶粒长大激活能为223.849 kJ/mol,晶粒长大机理为自扩散过程控制机理,并建立了相应的晶粒长大动力学方程。

GH4169合金圆钢热连轧热力耦合分析

以宝钢集团特殊钢分公司高合金钢连轧生产线为背景,利用有限元分析软件ANSYS10.0/LS-DYNA,采用3D弹塑性有限元进行了GH4169合金8道次圆钢热连轧的热力耦合分析。对热连轧过程轧件中间断面特征点的温度、等效应变、等效应变速率进行模拟分析,表面模拟温度与实测温度取得较好吻合。

径锻GH4169合金不同部位的组织及性能研究

研究了标准热处理的径锻GH4169合金不同部位的组织与性能差别。结果表明:边缘处晶粒最细,晶界δ相析出量最大,而1/2R和中心处差别不大;在边缘晶界的交汇处发现较多的碳化物。设定650℃,725MPa的蠕变条件,边缘处的试样蠕变寿命最短,而1/2R和中心部位的试样寿命相差不大;对3个部位蠕变的试样观察发现,边缘处δ相数量最多,且晶界处存在较多孔洞。晶粒的细化未能提高合金的蠕变寿命,而边缘晶界孔洞的存在会显著降低其蠕变寿命。

GH4105合金冷拉棒材热处理开裂问题的失效分析

通过对GH4105合金冷拉棒材组织分析,力学性能试验,拉伸断口分析以及残余应力测试等方法,摸索出合金冷拉棒材热处理开裂原因:即棒材次表面存在的残余应力集中和细小缺陷,会在热处理过程中的热应力和残余应力作用下迅速向内扩展从而导致开裂。在此基础上提出合理可行的解决途径:即把冷拉棒表面碎晶层以及残余应力集中层有效去除。试验结果表明,热处理后合金棒材表面状态良好,未见宏观裂纹和开裂产生,棒材性能满足了零部件制造的技术要求。