论文部分内容阅读
本文所研究的是一种高W强化的镍基高温合金,具有很高的热强性,可以在较高的温度下使用。本文系统研究了合金的组织、凝固、均匀化处理、热变形行为和力学性能,以期为该合金的生产和应用提供参考。
研究了合金的铸态组织。合金的组织由γ基体、枝晶间析出的η相和Laves相,以及同时存在于枝晶间和枝晶干的MC和γ相组成。
利用DSC实验和高温水淬试验研究了合金的凝固行为和凝固偏析。经过分析确定,合金的凝固顺序为:L→γ;L→MC:L→η+Laves。并在凝固结束之后的降温过程中发生γ→η(细针状)和γ→γ固态反应。在凝固过程中合金各组成元素均表现出不同程度的偏析,其中偏析程度最大的是W、Nb、Ti三种元素。W呈负偏析,Nb、Ti呈正偏析。
通过研究合金中低熔点相的溶解和元素扩散,确定合金的均匀化制度为1150℃×10h+1220℃×40h。经1150℃×10h处理,合金中的低熔点相完全溶入基体,同时合金中析出针状和块状μ相。经1220℃×40h处理,μ相完全溶解,元素偏析基本消除,同时MC碳化物显著溶解变小。
高含量的难熔元素W和其他强化元素的共同作用使合金的热变形困难。利用热模拟试验测试合金在多种组织状态下在不同温度的热加工性能后确认,均匀化态合金和均匀化后μ相呈长针状析出态合金的变形性能较好。据此选择合金在均匀化态锻造开坯。
铸态合金经均匀化、开坯和热处理得到的组织是基体上均匀分布颗粒状μ相和圆球形γ相,μ相尺寸在1μm以下,γ相尺寸约15μm;晶界上形成连续片状析出相。
合金的拉伸性能和持久性能测试结果表明,合金有较高的室温和高温拉伸强度,这与合金的高W强化和较高程度的γ相沉淀强化有关。但拉伸塑性随着温度的升高而降低,这是因为晶界没有得到很好的强化。合金在700-750℃具有较好的持久性能,持久样品的断裂以沿晶断裂为主。如果能够改善晶界析出物的分布,合金的高温拉伸塑性和持久性能将得到进一步提高。