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镍基高温合金由平直变为弯曲状态生产工艺

镍基高温合金中加入少量铪金属材料,由于晶界富铪金属材料 的相的发展,使镍基高温合金晶界由平直变为弯曲状态。同时在高温形变热处理时也可能形成弯曲晶界。镍基高温合金弯曲晶界对高温合金强度的提高和塑性的改善都是十分有利的。在美、英和前苏联的航空发动机中,一些重要的高温零件均采用了弯曲晶界热处理工艺。

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镍基高温合金应用一级涡轮叶片时,发现原叶片中晶界形态是锯齿状弯曲晶界。经过近2年的研究表明,镍基高温合金采用固溶处理后缓冷的热处理工艺,在国内首次获得弯曲晶界。上世纪80年代初,中国在研制镍基高温合金过程中,开展了该合金弯曲晶界热处理工艺的研究,并对其他高温合金开展了弯曲晶界热处理工艺的研究。镍基高温合金控制热处理参数,采用特殊热处理,在高温合金中形成弯曲晶界的热处理工艺、弯曲晶界的形成机理以及弯曲晶界对力学性能的影响。


镍基高温合金缓冷弯晶热处理工艺又叫控制冷却速率处理或控冷处理。将镍基高温合金固溶处理保持一定时间,使第二相充分溶解并使晶粒长大到所需要尺寸,然后以比空冷速度要缓慢的冷却速率冷却至某一温度,空冷或直接冷却到室温,经中间处理后,最后进行时效处理,缓冷弯晶热处理工艺。高温合金经固溶处理获得过饱和固溶体。这种亚稳定过饱和固溶体很不稳定,很难通过一般热处理冷却方式将其稳定,如GH4220合金固溶处理后即使用盐水冷却。固溶处理采取比空冷速率要慢的冷却速率冷却,相首先在形核有利的晶界析出,并在冷却过程中长大。

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这是由于有些镍基高温合金,相的析出温度高于M23C6。所以缓冷过程中试样要先经过相析出温度,优先析出较粗大而稀疏的M6C,其析出温度略高于相。在缓冷过程中先通过碳化物析出温度区间,本应优先析出碳化物,但实际情况是碳化物析出被抑制,仍然是析出相。其原因是碳化物与基体晶体结构相差大,呈非共格关系,界面能差较大。而碳化物形成元素W、Mo、Cr等原子尺寸大,扩散系数小,使形核与长大十分困难。


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