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GH2150A时效强化型高温合金成分及性能

发布时间: 2022-11-26  点击次数: 417次

GH2150A材料介绍:

GH2150A合金是Fe-Ni-Cr基时效强化型高温合金,合金成分中含有大量的Cr、Al、Ti、Nb、W、Mo等合金化元素。GH2150A合金中的Cr、Al、Ti元素溶入γ基体中,形成固溶强化作用。Al元素与基体形成Ni3Al相,Ti元素可替代基体中的Al元素,形成Ni3(Al,Ti)相。W、Mo元素作为GH2150A合金中的微量合金化元素,W元素在合金的基体中引起晶格畸变,组织位错的运动。此外,W、Mo元素作为合金化元素,在标准热处理后,在合金中可形成MC、M23C6和M6C型碳化物。该合金具有耐高温、耐腐蚀性强等优点,且具有优良的综合力学性能,主要被用于600℃下长期服役的航空发动机高压压气机叶片等零件。

GH2150A化学成分:


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GH2150A合金的力学性能主要受热处理的影响。GH2150A合金热处理包括固溶和时效,时效制度包括一次和二次,GH2150A合金棒材技术条件中棒材的热处理制度为1000 ~ 1130摄氏度 , 5小时,空冷650 ~ 730摄氏度 , 16小时,空冷。

图2显示了不同固溶温度处理后GH2150A合金的微观组织。统计经不同固溶温度处理的组织晶粒大小,晶粒大小统计见图3。随着固溶温度的升高,合金的晶粒尺寸逐渐增大。从图中可以看出,1000固溶处理的组织中有细小的晶体组织和一些大晶粒,整体组织较小,平均晶粒尺寸约为29 m,1020 ~ 1060后组织均匀,晶粒组织已逐渐长大。1020、1040和1060固溶处理后的平均晶粒尺寸分别为63、77和83微米。当固溶处理温度提高到1080C时,合金的晶粒组织急剧增加,晶粒尺寸增大到107 m,合金经过不同温度的固溶处理后,固溶处理温度决定了其晶粒尺寸。GH2150A合金在1020 ~ 1040 固溶热处理后,晶粒组织细小均匀,与轴向水平相当。急剧长大的趋势,合金的晶粒组织粗大。


力学性能



图6显示了GH2150A合金在不同温度固溶后的应力-应变曲线。从图中可以看出,GH2150A合金拉伸过程包括均匀变形和非均匀变形两个阶段。表3是GH2150A合金在不同固溶处理后的拉伸性能。从表中可以看出,随着固溶温度的升高,GH2150A合金的抗拉强度和屈服强度依次降低,合金的延伸率依次升高,合金的断面收缩率基本保持不变。GH2150A合金的力学性能主要受晶粒组织和析出物的影响。随着固溶温度的升高,合金的晶粒尺寸依次增大。根据金属细晶强化理论,晶粒越小,合金强度越高。因此,随着固溶温度的升高,合金的强度依次降低。较低的固溶温度在1020处理后,合金的抗拉强度和屈服强度较高,但合金的塑性较差,延伸率和断面收缩率较低。该合金晶粒组织均匀,具有良好的拉伸性能,强度和塑性指标高。与1060 ~ 1100热处理后的性能相比,其抗拉强度提高了约20 ~ 50m pa,屈服强度提高了约35 ~ 50m pa。

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图7显示了GH2150A合金在不同温度固溶后的抗拉强度和屈服强度。可以看出,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐降低。随着固溶温度的升高,晶粒的尺寸变大,这降低了合金的强度。此外,合金的强度受晶界碳化物的影响。随着固溶温度的升高,晶界处的粒状碳化物聚集形成层状碳化物,降低了晶界处的结合力,降低了合金的强度。

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图8显示了GH2150A合金在不同温度固溶后的伸长率和截面收缩率。可以看出,当固溶处理温度为1000时,合金的塑性较低。GH2150A合金在1020以上的热处理增加。随着热处理温度进一步升高,合金的塑性不大。

结论

(1)随着固溶温度的升高,GH2150A合金的晶粒和晶界碳化物的尺寸依次增大。当固溶温度为1020~1040℃时,合金的晶粒组织和晶界碳化物的尺寸细小、组织均匀。

(2) GH2150A合金经1020~1040℃固溶处理后,具有良好的拉伸性能,与1060~1100℃热处理后的性能相比,其抗拉强度提升约20~50MPa,屈服强度提升约35~50匀MPa,伸长率和断面收缩率基本保持不变。

微观组织

图1为GH2150A合金热轧态的微观组织。从图中可以看出,热轧GH2150A合金组织均匀细小。合金被轧制并变形,晶粒组织呈等轴状,平均晶粒尺寸为14μm


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