粉末冶金FGH4169高溫合金的制備、組織、力學(xué)性能及熱加工性能研究.pdf

1、GH4169合金具有強(qiáng)度高、抗氧化、抗輻照、熱加工性能及焊接性能良好等特點(diǎn)，是航空、航天及核能、石油領(lǐng)域大量應(yīng)用的關(guān)鍵材料。采用粉末冶金方法制備高溫合金具有減少宏觀偏析的優(yōu)勢。本文利用粉末冶金工藝的優(yōu)勢，以FGH4169鎳基高溫合金為研究對象，對等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法制備的母合金粉末進(jìn)行熱等靜壓成型，制備粉末冶金FGH4169高溫合金。借助金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、顯微硬度計(jì)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、蠕變試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備，討論了δ相在固溶處理過程中

2、的析出行為及其對FGH4169合金性能的影響;通過熱模擬實(shí)驗(yàn)，對FGH4169合金的高溫變形行為的組織演變及力學(xué)行為進(jìn)行了分析，建立了該合金的本構(gòu)方程及熱加工圖。得出以下結(jié)論:
　　(1)等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化法制備的FGH4169合金粉末，粒度在125μm以下的氧含量達(dá)到0.011％，遠(yuǎn)高于未經(jīng)篩分的母合金粉末(0.0014％)，但因粉末粒度主要集中在190μm（中位徑），粒度在125μm以下的粉末較少，因此熱等靜壓態(tài)FGH4169

3、合金的粉末顆粒邊界(PPB)問題并不顯著。
　　(2)熱等靜壓態(tài)FGH4169合金在940～1000℃范圍固溶處理，隨溫度的升高，δ相的析出量逐漸減少，并由在晶內(nèi)和晶界同時(shí)析出轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕诰Ы缥龀?。合金室溫、高?650℃)強(qiáng)度隨著δ相的減少而逐漸增加，伸長率的變化并不明顯。
　　(3)標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)(STD)FGH4169合金的室溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為964MPa和1125MPa，均低于直接時(shí)效(DA)態(tài)的樣品的1130

4、MPa和1312MPa。在塑性方面，STD態(tài)樣品的伸長率為22.6％，顯示出良好的塑性，而相比之下DA態(tài)樣品的伸長率只有14.7％。650℃高溫拉伸性能表現(xiàn)出相同的規(guī)律。STD態(tài)樣品在650℃的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度分別為923MPa和1116MPa，均低于DA態(tài)的樣品的1093MPa和1245MPa。在塑性方面，STD態(tài)樣品的伸長率為21.5％，顯示出良好的塑性，而DA態(tài)樣品的伸長率只有10.8％。STD態(tài)合金在650℃、690MPa下的

5、持久壽命高于DA態(tài)合金，同時(shí)，后者表現(xiàn)出缺口敏感性。
　　(4)在高溫變形過程中，熱等靜壓態(tài)FGH4169合金在變形溫度較低(950℃)、應(yīng)變速率較高(10s-1)條件下變形時(shí)，原始晶粒沿變形方向被嚴(yán)重拉長，沿原始晶界有少量動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒形成，形成“項(xiàng)鏈”組織;隨著變形溫度升高、變形速率降低，變形大晶粒逐漸減少，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶趨于完全，晶粒明顯長大。
　　(5)熱等靜壓態(tài)FGH4169合金峰值流變應(yīng)力和變形速率的關(guān)系可用如下本構(gòu)