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热处理对镍基高温合金组织和性能的影响

郭永安  
【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。


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