【摘 要】
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GH4710合金是一种沉淀析出强化型镍基高温合金,主要用于制备航空发动机涡轮盘和涡轮叶片。本文以粗晶态GH4710合金为研究对象,通过调控过固溶处理后的冷却速率来改变γ’相分布及晶界形貌,研究γ’相及晶界演变对GH4710合金微观组织和力学性能的影响规律,实现粗晶态GH4710合金室温强度和高温持久之间的平衡设计。不同固溶处理冷却速率对GH4710合金的微观组织和力学性能影响结果表明,改变固溶处理
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GH4710合金是一种沉淀析出强化型镍基高温合金,主要用于制备航空发动机涡轮盘和涡轮叶片。本文以粗晶态GH4710合金为研究对象,通过调控过固溶处理后的冷却速率来改变γ’相分布及晶界形貌,研究γ’相及晶界演变对GH4710合金微观组织和力学性能的影响规律,实现粗晶态GH4710合金室温强度和高温持久之间的平衡设计。不同固溶处理冷却速率对GH4710合金的微观组织和力学性能影响结果表明,改变固溶处理中的冷却速率可以实现GH4710合金的晶界锯齿化。随着固溶处理冷却速率从200℃/min逐渐降低至1℃/min,晶界形貌逐渐由平直状向弯曲状、锯齿状甚至过度弯曲状转变,γ’相平均粒径逐渐从70nm增大至711nm而面积分数逐渐从42%减小至16%;同时晶粒尺寸先从165μm逐渐增大至195μm,随后细化至45μm。随着晶界形貌向锯齿化转变,室温拉伸性能和高温持久性能都逐步提升,但是晶界过度弯曲后出现的晶粒细化导致室温拉伸性能急剧提高而高温持久性能急剧下降。晶界锯齿化实现了室温拉伸性能和持久性能的同步提高,但是需控制固溶处理冷却速率在合适的范围内,避免晶粒细化的发生。针对固溶处理冷却阶段中GH4710合金异常晶粒细化现象,详细研究了冷却速率从13.6℃/min降低至1℃/min之间的微观组织演变规律,通过循环热处理工艺探索了异常晶粒细化现象的周期性。实验结果证明,当冷却速率降低至6℃/min时,GH4710合金发生异常晶粒细化现象,并随着冷却速率的降低而细化程度增加,同时显微硬度不断升高。循环热处理实验证明,GH4710合金晶粒在循环两次时细化程度最高,循环三次至循环五次时,晶粒逐渐粗化。因此,GH4710合金的异常晶粒细化现象与低固溶冷却速率下发生静态再结晶有关。
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