GH4586B合金长期时效后的组织演变及对力学性能的影响

论文摘要

为推动我国航空航天工业的发展,在原航天材料GH4586合金的基础上发展了GH4586A和GH4586B合金,期望用于服役时间更长的航空领域。这就要求与原合金相比,除了服役时间的延长,还要在更加复杂的应力及腐蚀的环境下工作,所以对其性能亦有严格的要求。材料的微观组织决定了材料性能,故对高温合金GH4586B合金在650-800℃长期时效过程中组织演化进行观察并与GH4586A合金对比,找出成分变化对微观组织的影响规律,将对材料成分的成功设计具有重要意义。本研究借助金相分析、扫描电镜及透射电镜等手段,研究GH4586B合金在长期时效过程中组织变化规律及其对力学性能的影响,并GH4586A合金合金进行了对比分析。实验结果表明：（1）GH4586A合金的平均电子空位数Nv为2.372,超过了析出“相电子空位数的临界值2.30,有TCP相析出的趋势；经GH4586A合金微调成分获得的GH4586B合金的平均电子空位数Nv为2.243,低于析出“相电子空位数的临界值,TCP相析出的趋势降低。（2）GH4586A合金在750℃经500h时效后,合金中没有针状TCP相的析出。时效时间延长到1500h时,晶界附近出现少量短的、细针状相析出。到2000h时效,晶内及晶界附近明显出现大量很长的针状相；GH4586B合金在750℃经500h时效后,没有针状或片状TCP相的析出。随时效时间的延长,只有晶界碳化物的长大,仍没有针状或片状TCP相的析出。（3）GH4586A合金中的γ’相随着时效时间的延长逐步长大,在温度较低时长大速度较慢,在温度较高时长大速度较快,并且逐渐从圆形向方形过渡。但是γ’相尺寸比较均匀；GH4586B合金在长期时效后γ’相呈现两种尺寸,且差异很大。大的呈方形无规则分布,小的呈圆形弥散分布。这种γ’相的分布有利于合金强韧性的匹配。（4）GH4586A和GH4586B合金中存在3种类型的碳化物,MC、M6C、M23C6。随时效时间的延长,GH4586A合金中的碳化物在晶界处逐渐聚集形成不连续的块状链型强化相,在合金中起到晶界强化作用。当时效时间延长到2000小时后,碳化物含量减少；GH4586B合金在时效2000小时后碳化物继续在晶界聚集,形成连续的链状分布,对晶界起强化作用。（5）两种合金的冲击韧性随着时效温度的升高和时效时间的延长呈下降趋势,但在同一处理制度下,GH4586B合金的冲击韧性高于GH4586A,这与GH4586B合金组织稳定性的提高相一致。通过断口分析,两合金在长期时效过程中的断裂行为有从韧性断裂逐步转变为脆性断裂的趋势。（6）GH4586B合金的室温和高温拉伸屈服强度要略低于GH4586A合金,这是因为GH4586B合金调整成份后降低了合金强化元素的含量。然而总体上两种合金的拉伸性能相差不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高温合金的发展历程
• 1.1.1 国外高温合金的发展简史
• 1.1.2 我国高温合金的发展简史
• 1.2 高温合金的分类
• 1.2.1 变形高温合金
• 1.2.2 铸造高温合金
• 1.2.3 高温抗氧化合金
• 1.2.4 粉末高温合金
• 1.2.5 低膨胀高温合金
• 1.2.6 单晶高温合金
• 1.3 镍基高温合金
• 1.3.1 镍基高温合金的微观组织
• 1.3.2 电子空位数确定合金成份的相计算法
• 1.3.3 镍基高温合金的热处理制度
• 1.3.4 镍基高温合金的强化原理
• 1.4 实验目的及意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 合金的热处理制度
• 2.3 样品的制备及分析技术
• 2.3.1 金相显微镜及扫描电子显微镜试样的制备及观察
• 2.3.2 透射电子显微镜试样的制备及观察
• 第三章 实验数据和合金组织演变过程的分析
• 3.1 GH4586B在GH4586A的基础上调整成份的依据
• 3.2 两种合金的显微组织对比分析
• 3.2.1 组织观察
• 3.2.2 γ’相观察
• 3.2.3 碳化物相的析出
• 3.2.4 TCP相的析出
• 3.3 GH4586A与GH4586B合金力学性能的比较
• 3.3.1 两种合金冲击性能的比较
• 3.3.2 两种合金拉伸性能的比较
• 3.3.3 两种合金高温持久性能的比较
• 第四章 实验结论
• 参考文献
• 致谢