热连轧GH4169合金的组织结构与蠕变行为

【摘要】： 本文通过对等温锻造及热连轧GH4169合金进行不同条件的热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热处理制度对合金蠕变性能的影响;通过蠕变曲线的测定及变形合金的微观形貌观察,计算出不同工艺处理合金的蠕变激活能和应力指数,研究了不同状态合金在蠕变期间的变形与断裂机制。 结果表明:与等温锻造合金相比,热连轧合金具有较小的晶粒尺寸;经直接时效后,热连轧GH4169合金在晶内析出大量弥散分布的细小γ″相;经长期时效后,有较多粒状、短棒状碳化物沿晶界不连续析出。在试验的温度和应力范围内,测定出等温锻造合金在蠕变期间的蠕变激活能为Q_a=519.3kJ/mol;与等温锻造合金相比,热连轧GH4169合金具有较高的蠕变抗力;计算出热连轧合金经直接时效和长期时效后的蠕变激活能分别为Q_a=559.2kJ/mol和Q_a=541.1kJ/mol。与其它制备工艺相比较,热连轧合金经直接时效处理后,具有较好的蠕变抗力,其在660℃、700MPa条件下的蠕变寿命达127小时。在蠕变期间,等温锻造态合金仅发生孪晶变形;热连轧态合金的变形机制是孪晶和孪晶内的位错滑移,并确定出孪晶面为{111}。其中,合金在热连轧期间形成的“预存”位错可激活蠕变位错在孪晶内发生单取向和多取向滑移,减缓因形变产生的应力集中,是提高热连轧合金蠕变抗力,延长蠕变寿命的主要原因。两种工艺制备合金经直接时效处理后,其蠕变期间的断裂方式均为沿晶解理断裂,且断口表面光滑,无明显析出物;蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界发生裂纹扩展是合金的蠕变断裂机制。而热连轧合金经过长期时效处理后,蠕变断裂后呈现非光滑断口表面,其中,沿晶界析出的碳化物晶界膜对合金的晶界强度影响较小,是使合金具有较长蠕变寿命的主要原因。