950_熱暴露對(duì)k403鎳基合金組織和性能的影響

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系 別： 機(jī)電信息系 </p><p>　　專 業(yè)： 金屬材料工程 </p><p>　　班 級(jí)： B100211 </p><p>　　姓

2、名： 馮有 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： B10021103 </p><p>　　外文出處： 中國知網(wǎng) </p><p>　　附 件： 1. 原文； 2. 譯文 </p><p><b

3、>　　2014年06月</b></p><p>　　950_熱暴露對(duì)K403鎳基合金組織和性能的影響</p><p>　　劉軍 楊合 孫志超 唐文婷</p><p>　　西北工業(yè)大學(xué) 凝固技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710072</p><p>　　西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048</p>

4、;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　針對(duì)鎳基鑄造高溫合K403，在950℃高溫下分別進(jìn)行了5、50和100h的熱暴露試驗(yàn)，研究熱暴露對(duì)K403合金顯微組織和室溫力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：K403合金經(jīng)高溫?zé)岜┞逗?，晶?nèi)和晶界析出M6C碳化物，γ'相聚集長(zhǎng)大且邊角發(fā)生鈍化，隨熱暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，出現(xiàn)γ'相邊角鈍化變成圓形或近圓形，部分γ

5、9;相發(fā)生定向相互連接粗化的現(xiàn)象和趨勢(shì)；合金的名義屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度隨熱暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，而塑性則明顯提高，導(dǎo)致合金強(qiáng)度下降塑性提高的主要原因之一則是γ'強(qiáng)化相的聚集粗化；熱暴露前后，室溫拉伸斷口均為枝晶組織斷裂，熱暴露后的試樣拉伸斷面出現(xiàn)少量沿晶斷裂特征和淺而小的韌窩，且存在韌窩的數(shù)量隨熱暴露時(shí)間的延長(zhǎng)而增多。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鎳基高溫合金 K403；熱暴露；力學(xué)性能；顯微組織 <

6、/p><p>　　作者簡(jiǎn)介：劉 君，女，1976 年生，博士生，講師，西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048，電話：029-82312505，E-mail: xixyu@163.com</p><p>　　K403合金是鎳-鉻基鑄造高溫合金。它具有高溫強(qiáng)度，耐疲勞性和鑄造POS-自編碼擴(kuò)頻通信性能。相較于其他合金，K403合金是更便宜的，并且較低鈷含量（5％）。作為鎳

7、基鑄造高溫合金之一，K403合金具有被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，是輪轉(zhuǎn)子低于900ºC等溫鍛造葉片成型模具預(yù)削硬變形的材料，Ti合金。一般是組合服務(wù)的條件下使用高溫和載荷的軸承，這是一種非常苛刻的工作環(huán)境。在高溫?zé)崞毓庖欢ǖ臅r(shí)間周期長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)變化將發(fā)生在合金中，包括聚集和強(qiáng)度的增長(zhǎng)厄，甚至沉淀脆拓?fù)涞拿芘牛═CP）相。γ析出物的粗化被認(rèn)為在蠕變性能的劣化的主要因素，AF-之熱暴露。調(diào)查的850℃熱暴露于微的影響結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性和IN738

8、C的機(jī)械性能并得出結(jié)論認(rèn)為，硬度和抗蠕變壽命脫該合金的過程中的長(zhǎng)期熱暴露折痕重從初級(jí)和次級(jí)γ粗化下降。研究長(zhǎng)期熱的影響暴露于γ相和一個(gè)方向的拉伸行倚重凝固鎳基高溫合金DZ951。結(jié)果表明屈服應(yīng)力不斷地與一個(gè)減小增加的老化時(shí)間在900℃下這源于γ粗化和降低γ體積分?jǐn)?shù)?？紤]到熱暴露于高溫合金的影響微觀真實(shí)性的和特性，在本文中，鎳基超級(jí)合金K403進(jìn)行了詳細(xì)研究了熱暴露樣品在950℃下不同時(shí)間的組織和性能。</p><p&

9、gt;<b>　　1實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　鎳基高溫合金K403被熔化，在真空電感化爐。該合金熔化物倒入在測(cè)試棒真空的機(jī)械性能的測(cè)量，并接完標(biāo)準(zhǔn)的拉伸比桿用5毫米直徑。該式樣被放置在一個(gè)SX2-10-13室ELEC-TRIC爐，在空氣中的熱暴露在950℃維持5，50和100小時(shí)。拉伸實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了關(guān)于一HT-2402-100kN的材料試驗(yàn)控制在室溫下。觀察顯微組織,試樣制備在腐蝕性液

10、體混合10克硫酸銅450毫升鹽酸，5毫升水 和80毫升蒸餾水。顯微組織由GX71冶金顯微鏡和掃描型電子顯微鏡。拉伸斷裂采用JSM-6700F掃描電子吉斯分析。</p><p>　　圖1 a.鑄樣品b.950℃下進(jìn)行5小時(shí)的熱暴露c.50小時(shí)熱暴露d.100小時(shí)熱暴露</p><p>　　圖2 K403合金碳化物形態(tài)后熱暴露于 950℃下進(jìn)行5小時(shí)</p><p>&

11、lt;b>　　2結(jié)果與討論</b></p><p>　　2.1熱暴露對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響</p><p>　　圖3顯示K403合金的SEM圖像之前和之后在950ºC熱暴露不同的時(shí)間。圖a所示熱暴露前的鑄樣結(jié)構(gòu)，主要由γ的固溶，γ'相（γ+γ'）共晶相，和MC階段的γ固溶體為基體，它是有多個(gè)解決方案元素鎳基奧氏體相（即鈷，鉻鉬，和W）和連續(xù)分布的面心立

12、方結(jié)構(gòu)。分散γ'相的體積，比例約58％，是主要強(qiáng)化相，這是連貫沉淀在固態(tài)來自γMA-矩陣。在（γ+γ'）共晶相為液體沉淀為合金凝固后，用大花的形狀和體積分?jǐn)?shù) 的1％?3％。碳化物MC期可見和形狀。</p><p>　　圖b~d后熱鑄顯示微觀K403暴露在950°C。在（γ+γ'）的中心的網(wǎng)絡(luò)共晶相顯著降低，甚至消失AF-之三的熱暴露（圖1b），然后將共晶特征是不明顯的熱暴露后。在

13、γ和γ'相是 -來粗化明顯，部分γ'顆粒是面向與曝光時(shí)間的增加，如在圖1c?1D所示。 M6C顆粒從在分離TRA-晶體和晶界。圖2示出了碳化物MI-微觀結(jié)構(gòu)的合金，5小時(shí)的熱暴露后，其中，大批量主MC階段，小M6C顆粒，和依稀可見M23ç6沿著碳化物分布為鏈晶粒間界，使晶界卷繞。</p><p>　　圖3 微觀結(jié)構(gòu)和K403合金的γ'相的形貌 在不同的條件</p>

14、<p>　?。╝）鑄態(tài)試樣，（b）樣品 在950℃熱暴露5小時(shí)（c），50小時(shí)（d）和100小時(shí)</p><p>　　作為主要強(qiáng)化相，γ'相是鎳3AL-系金屬間化合物。其數(shù)量，形態(tài)，大小和分布起著重要的作用，確定正確的合金的關(guān)系。在950ºC的熱暴露有兩種形態(tài)和γ'相的大小的變化，如圖中所示。在鑄造條件下。在熱暴露時(shí)γ'相讓一起長(zhǎng)大的鈍立方角（圖b）。由于熱暴露的增加，

15、球形或近時(shí)間的γ'相的球形形狀從鈍邊角形成，與一些γ'相扎堆沿滑移面，往往-ING形成條紋形狀，由于面向連接和無粗化效果（圖c?d）態(tài)變化γ'相可以通過競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來解釋致的接口和晶格彈性能。作為熱暴露的繼續(xù),γ'相粗大化的γ/γ'相的匹配程度降低，并且彈性應(yīng)變能降低。因此，該界面能源在確定的變化起主導(dǎo)作用。該界面能量正比于γ/γ '的界面面積階段，也就是說，W = σA ，其中W ，σ，和A

16、是在界面能，具體界面能和界面面積的γ/γ'相。合金的結(jié)構(gòu)演化通過的總能量中的合金系的減少驅(qū)動(dòng)。球體的面積比的立方體的體積更小，所以在該γ/γ'與界面的還原界面能減小 面積，有利于對(duì)總能量的減少合金體系。因此，該γ相的角變得遲鈍，最后更改為近球形。</p><p>　　2.2力學(xué)性能的熱暴露的影響</p><p>　　表1列出的流延的室溫抗拉性能在950ºC的熱暴露

17、后不同K403合金時(shí)間。鑄態(tài)合金的高強(qiáng)度和低塑性。隨著時(shí)間的增加在熱暴露過程中，將偏置屈服應(yīng)力，拉伸強(qiáng)度下降。例如，根據(jù)在950℃熱暴露100小時(shí)后，偏置屈服應(yīng)力為732兆帕，拉伸強(qiáng)度994兆帕，而26.5％和10.1％下降為較那些（996和1106兆帕）熱暴露前。與此相反，塑性，可以明顯提高。伸長(zhǎng)率是用于合金10.1％熱暴露100小時(shí)，它是由2.81倍升高 作為（2.65％），熱暴露前的強(qiáng)度降低提高可塑性被認(rèn)為要的K403合金的微觀結(jié)

18、構(gòu)的變化，結(jié)果熱暴露后，如上所討論。熱暴露在高溫下，粗化和聚集γ和γ'相將發(fā)生導(dǎo)致該合金折痕晶格失配其結(jié)果是，電阻減小對(duì)于位錯(cuò)在γ相切割運(yùn)動(dòng)，所以該合金的強(qiáng)度下降。另一方面，晶粒邊界看起來像一個(gè)鏈有許多細(xì)小的碳化物顆粒從內(nèi)部晶粒和晶界沉淀，這不僅降低了啟動(dòng)和PROPA-的傾向裂紋，而且還提高合金的塑性。另外，粗大的γ'相，使γ 通道更寬，從而使位錯(cuò)可以更容易地移動(dòng)這是有益的合金的塑性變形和導(dǎo)致伸長(zhǎng)率的提高。在一個(gè)單詞時(shí)，

19、γ'相粗糙度是提高合金的塑性有用。</p><p>　　表1 K403合金的不同熱暴露時(shí)間后的拉伸性能</p><p>　　2.3暴露對(duì)拉伸斷裂的行為</p><p>　　室溫拉伸斷口形貌 的鑄態(tài)K403合金暴露在950℃進(jìn)行不同時(shí)間。宏觀斷口表面是比較光滑 鑄態(tài)K403合金無熱輻射，這是每相垂直的拉伸負(fù)荷的方向。沒有明顯的剪切唇區(qū)。整個(gè)斷裂面顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)斷

20、裂。有“河形圖案”和二次裂紋的橫截面。</p><p>　　圖4 K403基地的室溫拉伸斷口形貌在不同的條件</p><p>　　（a，b）宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的鑄態(tài)樣品，（c?f）后的熱曝光確保在950℃下5小時(shí),50小時(shí),100小時(shí).</p><p>　　對(duì)于在950℃下5小時(shí)的熱暴露后表明，該表面是不平衡的，粗糙的有明顯的撕裂區(qū)（圖4c）。另外，一定量的淺凹坑分布在

21、斷裂面（圖4d）。熱后斷裂面曝光仍是樹枝狀結(jié)構(gòu)斷裂性質(zhì)。如熱暴露時(shí)間增加，晶界壓裂功能，可以觀察到。還有更多的斷裂面，顯示的外觀可塑性特征（圖4e和4023）。合金的延伸率是也增強(qiáng)據(jù)此。</p><p><b>　　3結(jié)論</b></p><p>　　(1)在不同條件下，熱曝露不一定時(shí)間，隨著時(shí)間的增加，抵消屈服應(yīng)力和K403合金的拉伸強(qiáng)度降低，而塑性明顯提高。而10

22、0小時(shí)，熱暴露后的26.5％偏置屈服應(yīng)力，拉伸強(qiáng)度下降 和10.1％，分別同時(shí)伸長(zhǎng)率增加2.81倍。</p><p>　　(2)在950℃下熱暴露為5，50和100小時(shí)后，在（γ+γ'）相在K403合金的共晶特征趨向是不明顯的，M6C碳化物從沉淀TRA-晶粒和晶粒邊界，并在γ'相的角正在減弱。γ'相的增加聚合與球形或近球形長(zhǎng)大形狀和γ'相的組成部分有傾向。該γ的聚集和粗化“加強(qiáng)相導(dǎo)