热处理及长期时效对FGH95合金组织与蠕变性能的影响

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对FGH95合金通过不同温度的热等静压(HIP)和热处理,并进行蠕变性能的测试和组织形貌的观察,研究了热处理工艺对合金组织结构与蠕变性能的影响以及FGH95合金在蠕变期间的变形与断裂机制。通过对热处理态FGH95合金进行电解萃取,组织形貌观察及XRD分析,测定了合金的相组成及γ′、γ两相的晶格常数。结果表明:随着热等静压(HIP)温度的提高,FGH95合金中原始颗粒边界区域的一次粗大γ′相尺寸和数量逐渐减小,经不同温度热等静压处理后的合金在1155℃和1140℃固溶、盐浴冷却及时效热处理后,有少量的粗大γ′相存在于晶界处,其沿晶界不连续析出的粒状碳化物使合金中的晶界结合强度提高,晶界滑移受到抑制,这是该合金具有较高蠕变抗力和较长蠕变寿命的主要原因。在施加的温度和应力范围内,分别测算出两工艺处理合金在稳态蠕变期间的激活能为:Q1=534.7kJ/mol和Q2=592.6kJ/mol。随合金在450℃、550℃时效时间延长,γ′、γ两相的晶格常数略有增大,晶合金中两相的晶格错配度略有降低,致使合金的蠕变寿命略有降低。合金在蠕变期间的变形机制是孪晶和位错以Orowan机制饶过γ′相或剪切γ′相,其中,切入γ′相的<110>超位错可分解形成(1/3)<112>超肖克莱不全位错加层错的位错组态,该组态可抑制位错的交滑移,改善合金的蠕变抗力。合金在蠕变期间,样品表面发生晶内的单取向滑移,在不同晶粒内滑移迹线取向各异,其中,晶界可改变滑移迹线方向,并阻碍位错滑移,是使合金具有较好蠕变抗力的原因之一。在蠕变后期,晶界处产生位错塞积及应力集中,可引起裂纹在晶界处萌生及扩展,是合金在蠕变后期的断裂机制,而断口表现为非光滑表面应归因于晶界处的粒状碳化物抑制晶界滑移。
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