GH3044合金是以W.Cr固溶强化镍基高温合金,是主要强化元素。合金为900C以下强度较高.良好的塑性和良好的耐久性和疲劳性能,以及良好的冲压和焊接性能,主要用于制造航空发动机中的主燃烧室.导向叶片、燃油导管和其他签名部件。限制处理使合金能够在基体中沉淀一定数量和大小的强化相,从而达到合金强化的效果,对合金的强度起着决定性的作用。因此,隆继本文研究了合金锻造材料长期热处理后的组织和性能变化。
试验材料的非真空感应+真空自耗重熔工艺冶炼,锻造90mmx90mm锻材,其化学成分见表1。
进行100.300.500和1000h时效温度为400.600和800C。对于长期时效后的样品,测量室温拉伸性能.900C高温拉伸性能及900C.70MPa利用光学显微镜分析组织的持久性能。
合金长期停滞后的室温拉伸性能见图1。随着时效温度的提高和时效时间的延长,抗拉强度和屈服强度呈上升趋势,塑性变化正好相反,但整体变化范围不大。锻材在400C分别经过100.300.500和1000h长期时效,强化相沉淀较少,强度和塑性基本不变。而在600~800C接下来,由于合金强化相进一步补充沉淀,导致室温拉伸强度比原来状态有一定的提高,而塑性略有下降,基本保持稳定。达到并超过国内(σ。≥735MPa,8.≥40%)标准。合金在600和800C图2为长期时效后的显微组织。在400C经100~1000h长期时效后,隆继合金中沉淀物较少,组织基本没有变化,因此性能变化很小。但在600和800C经过不同时间的长期限制后,合金中的沉淀物随着时间的延长而逐渐增加。同时,在相同的固溶时间下,温度越高,沉淀物越多,因此强度越高。
图3合金锻材热处理状态及800.1000h时效后的室温拉伸断口形状图。时效前后断口有大量韧窝,断裂方式为韧性断裂,因此合金具有良好的拉伸塑性。
900C拉伸性能图4给出00.600和800C经过1000h9009高温拉伸性能后的长期时效,合金在时效后,其900C高温强度和塑性指标保持稳定,基本不变。
持久性能
从图5可以看出,合金锻材为400.600和8009经过1000h900C.70MPa持久寿命和可塑性。400和800C下经过1000h合金的持久寿命在长期时效后基本保持不变,在600C下经过1000h时效后,持久寿命明显增加。这是因为合金经过10000h时效后,补充沉淀晶界碳化物的形状和数量延续900C.70MPa持久寿命更有利,持久强度增加,但塑性略有下降。
在正常热处理状态下,3044合金有少量.M2C,和微量的TiN析出。在400C合金的组织在长期时效后变化不大,其力学性能基本没有变化。在600C时效后,合金组织发生了显著变化。隆继随着时效时间的延长,合金中颗粒状沉淀相的数量增加,尤其是富W.a相(WnNi,Cr,)和β相(NigW2Cr)数量明显增加,数量明显减少。与6000相比,800时效后合金中的颗粒状沉淀C其次,同一时效时间的沉淀量明显增加。时效10000h由于碳化物相的补充沉淀,使得强度有所提高,但塑性也随之降低。
合金断裂前后有大量韧性窝,合金的断裂方式为韧性断裂。在不同温度下不同时间后,合金900C拉伸和持久断裂具有类似的断裂特性,在基底晶体边界上有许多孔。由于高温下合金的强度低于晶体,裂纹在晶体边界上发芽和膨胀。
(1)锻材在400C分别经过100-000h时效、强化相沉淀较少,强度和塑性基本没有变化;
(2)在600和800C下长期时效后,强化相沉淀较多,强度有所提高,塑性略有下降;
(3)合金锻材组织和机械性能稳定,符合国内外技术标准要求,可达到800C以下.1000h长期使用。