GH2150A材料介紹:
GH2150A合金是Fe-Ni-Cr基時效強化型高溫合金,合金成分中含有大量的Cr、Al、Ti、Nb、W、Mo等合金化元素。GH2150A合金中的Cr、Al、Ti元素溶入γ基體(ti) 中,形成固溶強化作用。Al元素與(yu) 基體(ti) 形成Ni3Al相,Ti元素可替代基體(ti) 中的Al元素,形成Ni3(Al,Ti)相。W、Mo元素作為(wei) GH2150A合金中的微量合金化元素,W元素在合金的基體(ti) 中引起晶格畸變,組織位錯的運動。此外,W、Mo元素作為(wei) 合金化元素,在標準熱處理後,在合金中可形成MC、M23C6和M6C型碳化物。該合金具有耐高溫、耐腐蝕性強等優(you) 點,且具有優(you) 良的綜合力學性能,主要被用於(yu) 600℃下長期服役的航空發動機高壓壓氣機葉片等零件。
GH2150A化學成分:
GH2150A合金的力學性能主要受熱處理的影響。GH2150A合金熱處理包括固溶和時效,時效製度包括一次和二次,GH2150A合金棒材技術條件中棒材的熱處理製度為(wei) 1000 ~ 1130攝氏度 , 5小時,空冷650 ~ 730攝氏度 , 16小時,空冷。
微觀組織
圖1為(wei) GH2150A合金熱軋態的微觀組織。從(cong) 圖中可以看出,熱軋GH2150A合金組織均勻細小。合金被軋製並變形,晶粒組織呈等軸狀,平均晶粒尺寸為(wei) 14μm
圖2顯示了不同固溶溫度處理後GH2150A合金的微觀組織。統計經不同固溶溫度處理的組織晶粒大小,晶粒大小統計見圖3。隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒尺寸逐漸增大。從(cong) 圖中可以看出,1000固溶處理的組織中有細小的晶體(ti) 組織和一些大晶粒,整體(ti) 組織較小,平均晶粒尺寸約為(wei) 29 m,1020 ~ 1060後組織均勻,晶粒組織已逐漸長大。1020、1040和1060固溶處理後的平均晶粒尺寸分別為(wei) 63、77和83微米。當固溶處理溫度提高到1080C時,合金的晶粒組織急劇增加,晶粒尺寸增大到107 m,合金經過不同溫度的固溶處理後,固溶處理溫度決(jue) 定了其晶粒尺寸。GH2150A合金在1020 ~ 1040 固溶熱處理後,晶粒組織細小均勻,與(yu) 軸向水平相當。急劇長大的趨勢,合金的晶粒組織粗大。
力學性能
圖6顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶後的應力-應變曲線。從(cong) 圖中可以看出,GH2150A合金拉伸過程包括均勻變形和非均勻變形兩(liang) 個(ge) 階段。表3是GH2150A合金在不同固溶處理後的拉伸性能。從(cong) 表中可以看出,隨著固溶溫度的升高,GH2150A合金的抗拉強度和屈服強度依次降低,合金的延伸率依次升高,合金的斷麵收縮率基本保持不變。GH2150A合金的力學性能主要受晶粒組織和析出物的影響。隨著固溶溫度的升高,合金的晶粒尺寸依次增大。根據金屬細晶強化理論,晶粒越小,合金強度越高。因此,隨著固溶溫度的升高,合金的強度依次降低。較低的固溶溫度在1020處理後,合金的抗拉強度和屈服強度較高,但合金的塑性較差,延伸率和斷麵收縮率較低。該合金晶粒組織均勻,具有良好的拉伸性能,強度和塑性指標高。與(yu) 1060 ~ 1100熱處理後的性能相比,其抗拉強度提高了約20 ~ 50m pa,屈服強度提高了約35 ~ 50m pa。
圖7顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶後的抗拉強度和屈服強度。可以看出,隨著固溶溫度的升高,合金的抗拉強度和屈服強度逐漸降低。隨著固溶溫度的升高,晶粒的尺寸變大,這降低了合金的強度。此外,合金的強度受晶界碳化物的影響。隨著固溶溫度的升高,晶界處的粒狀碳化物聚集形成層狀碳化物,降低了晶界處的結合力,降低了合金的強度。
圖8顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶後的伸長率和截麵收縮率。可以看出,當固溶處理溫度為(wei) 1000時,合金的塑性較低。GH2150A合金在1020以上的熱處理增加。隨著熱處理溫度進一步升高,合金的塑性不大。
結論
(1)隨著固溶溫度的升高,GH2150A合金的晶粒和晶界碳化物的尺寸依次增大。當固溶溫度為(wei) 1020~1040℃時,合金的晶粒組織和晶界碳化物的尺寸細小、組織均勻。
(2) GH2150A合金經1020~1040℃固溶處理後,具有良好的拉伸性能,與(yu) 1060~1100℃熱處理後的性能相比,其抗拉強度提升約20~50MPa,屈服強度提升約35~50勻MPa,伸長率和斷麵收縮率基本保持不變。