熔體過(guò)熱處理工藝對(duì)GH4169合金組織和力學(xué)性能的影響

  GH4169合金是一種以面心立方γ′(Ni3(Al,Ti,Nb))和體心四方γ″(Ni3Nb)為主要強(qiáng)化相的時(shí)效強(qiáng)化型鎳鐵基變形高溫合金,在650℃以下具有較高的強(qiáng)度、塑性、抗疲勞和耐腐蝕性能,是先進(jìn)殲擊機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用盤(pán)件、航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱部件和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的甩油盤(pán)、鼓筒軸、渦輪螺栓等的關(guān)鍵用材。近年來(lái),熔體過(guò)熱處理作為一種改善合金凝固組織的常用方法,被廣泛使用。

  所謂熔體過(guò)熱處理工藝,就是通過(guò)適當(dāng)?shù)娜蹮挏囟?、保溫時(shí)間來(lái)獲得對(duì)合金性能有利的熔體結(jié)構(gòu),使合金的高溫熔體結(jié)構(gòu)“遺傳”到最終的凝固組織中。熔體過(guò)熱處理改變了合金的高溫熔體結(jié)構(gòu),而熔體結(jié)構(gòu)的變化影響合金凝固組織,進(jìn)而影響合金力學(xué)性能。目前,對(duì)GH4169合金熔體過(guò)熱處理后組織與力學(xué)性能的研究較少,本文選用水冷銅坩堝重熔GH4169合金,研究熔體過(guò)熱處理對(duì)該合金的組織和力學(xué)性能的影響。

  GH4169母合金購(gòu)買(mǎi)市場(chǎng)銷(xiāo)售的優(yōu)質(zhì)棒料。將裝有60g母合金的剛玉坩堝分4次置于水冷銅坩堝中高頻感應(yīng)加熱重熔,熔煉環(huán)境為真空,該設(shè)備用感應(yīng)加熱功率表征過(guò)熱溫度,功率越大溫度越高。4次熔煉工藝如下:以0.5kW/min的速率加熱至3.0kW,保溫5min后吸鑄(未經(jīng)熔體過(guò)熱處理),以0.5kW/min的速率分別加熱至3.7、4.1、4.5kW,保溫5min,降至3.0kW,保溫5min后吸鑄(經(jīng)熔體過(guò)熱處理),吸鑄模具均為Φ6mm的石英玻璃管。經(jīng)上述4種熔體處理后的試棒,在其相同位置分別截取顯微分析試樣、硬度試樣、拉伸試樣,分析組織及力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果如下:

 ?。?)熔體過(guò)熱處理后,枝晶間Laves相、γ+Laves共晶析出數(shù)量減少,γ+Laves共晶團(tuán)分布彌散且均勻,細(xì)小顆粒狀的MC碳化物起到彌散強(qiáng)化合金的作用。

 ?。?)熔體過(guò)熱處理后,GH4169合金室溫綜合力學(xué)性能顯著提高,存在最佳過(guò)熱溫度;即感應(yīng)加熱功率為3.7kW時(shí),綜合力學(xué)性能最好,Rm為最大值721MPa,約為過(guò)熱處理前的1.5倍。

 ?。?)GH4169合金的硬度降低,存在最小值10.15HRC,與過(guò)熱處理前相比,降低26.7%。

 ?。?)熔體過(guò)熱處理后,GH4169合金的Nb、Mo元素偏析程度降低,有利于合金成分的均勻化。