GH761合金的磷、硼微合金強化與細晶強化研究.pdf

1、本文以GH761合金為研究對象，采用磷、硼微合金化和細晶處理相結(jié)合的復合強化，尋求一條發(fā)展高性能合金的途徑。通過研究磷、硼對GH761合金標準處理組織和性能的影響，確定了磷、硼的最佳加入量；通過研究不同熱處理制度對GH761合金組織和性能的影響，確定了細晶合金的最佳熱處理制度；通過研究長期時效后細晶GH761合金的組織和性能的變化，發(fā)現(xiàn)了磷微合金化細晶GH761合金的組織和性能具有良好的長期穩(wěn)定性；通過對接近盤件實際尺寸餅材的組織和性能

2、檢測，證明了采用磷、硼微合金化和細晶處理對GH761合金進行復合強化的可行性和實用性。通過光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、能譜分析等手段，研究了磷、硼的作用機理。 研究了微量元素磷、硼對標準處理態(tài)GH761合金組織和性能的影響。磷含量在0.0007％～0.040％之間時，對合金的晶粒組織和γ相沒有明顯影響，但促進晶界相析出。磷含量極低時，晶界相析出不足，部分晶界甚至沒有析出。磷含量適中時，晶界析出相顆粒大小均勻，排列整齊。磷含量

3、過高時，不僅晶界相析出太多，而且導致η-Ni<,3>Ti相和富磷相的析出。磷促進硼化物的析出，磷含量為0.023％時，硼含量提高到0.011％或以上時，晶界相析出過多，晶界狀態(tài)變壞。 磷對GH761合金的室溫和650℃拉伸性能影響不大，但對持久和蠕變性能影響顯著。磷顯著延長了合金的持久壽命，且表現(xiàn)出明顯的峰值效應，其最佳含量位于0.023％附近。磷顯著降低合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率，延長蠕變的第二階段。適量磷通過阻礙位錯運動，改善晶界析

4、出相的數(shù)量、形態(tài)和分布，阻礙環(huán)境氧的沿晶侵入，提高了合金的持久和蠕變性能。 磷和硼的共同加入對GH761合金的室溫和650℃拉伸性能無明顯影響。保持磷含量為0.023％，硼含量由0.005％提高到0.011％以上時，合金的持久壽命顯著降低。在采用磷、硼微合金化的條件下，硼含量不宜過高。 磷和硼的最佳含量分別在0.023％和0.005％附近。 在控制最佳磷、硼含量的條件下，研究了細晶合金的熱處理制度。一次處理溫度在

5、780℃～950℃范圍內(nèi)變化時，對GH761合金的晶粒組織影響不大，但與標準熱處理組織相比，晶粒顯著得到細化。一次處理溫度對γ相和晶界析出相影響很大，溫度不超過830℃時，晶界析出相顆粒大小適中，沿晶界均勻排列：γ相尺寸在50 nm以下，數(shù)量在19％左右，且大小配合良好。溫度在830℃以上時，γ相明顯長大，晶內(nèi)得不到足夠強化；晶界析出相密集，部分區(qū)域連接成片，弱化了晶界。細晶合金的最佳熱處理制度為830℃×4 h，AC+720℃×24

6、h， AC。此時，與標準處理時相比，合金可獲得良好的拉伸和持久性能，其室溫抗拉強度和屈服強度分別提高了100 MPa和160MPa，650℃分別提高了70 MPa和130 MPa，拉伸塑性也有所改善；650℃/690 MPa持久壽命比普通GH761合金高。 研究了磷對細晶GH761合金組織和性能及其長期穩(wěn)定性的影響。不論長期時效前或后，磷含量的差異對晶粒組織和γ相沒有明顯影響，但對晶界相的析出有顯著影響。晶界析出相有兩種比較典型

7、的形態(tài)，一是不規(guī)則的細小顆粒，一是較大的塊狀。磷含量極低時，晶界析出相稀少，部分晶界沒有析出；磷含量最佳時時，晶界析出相大小均勻，排列較為規(guī)則；磷含量過高時，晶界相析出過量。700℃1000 h時效后，磷含量極低時，晶界相析出增多，析出相長大，但很不均勻，部分晶界上仍無析出。磷含量過高時，析出相明顯增多且長大，局部己連成片；同時，晶界上析出了η-Ni<,3>Ti相。具有最佳磷含量的合金，晶界析出物稍有長大，但排列仍較為均勻、規(guī)則。

8、 磷、硼對細晶GH761合金性能的影響規(guī)律與標準處理時一致，即磷對拉伸性能影響不大，對持久性能表現(xiàn)出明顯的峰值效應，顯著延長蠕變的第二階段。最佳磷、硼含量仍然分別在0.023％和0.005％左右。說明合金的熱處理狀態(tài)不改變磷的作用性質(zhì)。 細晶GH761合金700℃1000 h時效后，磷對拉伸性能無明顯影響，與長期時效前相比，合金的拉伸性能基本上沒有改變。磷對持久性能的影響極為顯著，仍在磷含量為0.023％時壽命最長。與長期時效