热连轧GH4169合金蠕变性能的研究

李小莫'

GH4169合金是一种时效硬化型Ni基变形高温合金，由γ基体、γ"、γ'相和碳化物组成，具有良好的抗热疲劳、抗氧化、抗辐射和冷、热加工性能，是制备航空发动机涡轮盘构件的主要材料之一。γ'、γ"相是合金中的主要强化相，γ'相的体积分数少于γ"相，两者均具有提高合金高温强度的作用。GH4169合金经锻造热变形和热处理后，可保持合金有较小的晶粒尺寸，并得到合理的相组成和分布。研究人员通过对热连轧GH4169合金进行直接时效和长期时效处理，并对其分别进行蠕变性能测试及组织形貌观察，研究了不同热处理工艺对热连轧GH4169合金组织与蠕变性能的影响，试图为热连轧GH4169合金的应用提供理论依据。

　　真空感应炉熔炼的GH4169合金经热连轧工艺制成棒材，在轧制过程中，开始轧制温度为1100℃，终轧温度为1070℃，经水冷却至室温，称为热连轧态合金（HCR合金）。然后，在720℃保温8h，以50℃/h炉冷至620℃，保温8h进行直接时效处理，称为直接时效态合金（DA合金）。之后，热连轧直接时效态合金在680℃保温300h进行长期时效处理，称为长期时效态合金（LTA合金）。
分别将热连轧态、直接时效态和长期时效态GH4169合金用线切割加工成横断面为4.5mm×2mm、标距长度为19mm的片状拉伸蠕变试样，将样品置于GWT504型高温持久/蠕变试验机中，在660℃、700MPa条件下进行蠕变性能测试。采用SEM和TEM观察热连轧态、直接时效态和长期时效态及蠕变断裂后的组织形貌，并进行蠕变机理分析。研究结果：
　　热连轧GH4169合金组织由尺寸较小的晶粒组成，并具有明显的孪晶特征；HCR合金经直接时效后，晶粒尺寸无明显变化，且大量细小γ"相在合金中弥散析出，并具有孪晶特征；而长期时效态合金的晶粒和γ"相都略有长大，同时有δ相、碳化物在合金中析出。
　　HCR合金经直接时效后，大量细小γ"相在晶内弥散析出，提高合金的蠕变抗力，是直接时效合金在660℃、700MPa条件下具有较长蠕变寿命的主要原因。
　　在蠕变期间，HCR合金的变形特征是孪晶变形及孪晶内位错的双取向滑移；DA合金和LTA合金在蠕变期间具有相近的蠕变寿命，其变形特征是合金中晶内发生位错滑移和孪晶变形，其中LTA合金主要以孪晶变形为主。