热处理对镍基高温合金组织和性能的影响

【摘要】： 本文研究了热处理制度对镍基高温合金K445，K35和DZ417G的微观组织和力学性能的影响。 K445合金的铸态组织由基体γ相，主要强化相γ′(Ni_3Al)及枝晶间的γ／γ′共晶相和碳化物(硼化物)组成。固溶处理温度影响γ'相的形态和尺寸，随着γ'相的长大合金的硬度发生了相应的变化(先减小后增大)。固溶保温时间对γ'相影响较小，对合金硬度影响较小。固溶处理后的冷却方式决定了合金中γ'相的析出数量和形态，对合金的硬度有显著影响。时效处理后合金的硬度变化规律和时效前基本一致。 研究了镍基高温合金K35的长期稳定性。在长期时效过程中随时效温度的升高和时效时间的延长γ'相发生粗化。其粗化动力学符合Ostwald熟化理论，粗化激活能为190kJ／mol。讨论了γ'相粗化对合金瞬时拉伸性能的影响。并观察到K35在长期时效过程中析出针状相，经鉴定认为它是σ相，探讨了它对持久寿命的影响。 研究了固溶冷却速率、循环热处理和长期时效对DZ417G合金微观组织和力学性能的影响。固溶处理后的冷却速度显著影响DZ417G合金中γ'强化相的析出，较快的冷却速度有利于γ'相的形核，而抑制了它的长大；冷却速度较慢有利于二次γ'相的充分析出，而不利于三次γ'相的析出。适中的冷却速度可使二次和三次γ'强化相匹配析出，显著提高合金的拉伸和持久性能。随着循环热处理次数的增加，基体上较大的γ'强化相的数量明显减少，特别是经五次循环热处理后，只有少量较大的γ'相分布在γ/γ'共晶区附近。循环热处理次数对γ/γ'共晶相和碳化物影响较小。循环热处理对合金的拉伸性能影响不明显，但超过四次循环热处理后，合金的持久寿命迅速下降。在800-900℃范围内时效10000h，K35中γ'相长大，MC分解成析出M_(23)C_6，没有析出TCP相，表现出良好的组织稳定性。随时效温度升高，室温抗拉强度提高，屈服强度下降，拉伸塑性增加。