时效处理对GH4199合金组织和性能的影响

摘要

GH4199合金与俄罗斯的Эп199合金相当，是一种综合强化程度很高的镍基高温合金。主要用于制造发动机加力燃烧室隔热屏、可调喷口隔热屏等相关零件。GH4199合金课题自立项以来，已对合金的化学成分、热加工工艺参数、热处理工艺参数等方面进行了研究，然而，在长期时效过程中出现的TCP相问题一直未得到解决。基于此，本文重点研究GH4199合金在长期时效中TCP相的变化规律与性能之间的关系，探明TCP相对合金性能和组织稳定性的影响规律和机理。此外，以GH4199合金板材为对象，对其进行电场热处理，以期探索电场热处理对GH4199合金显微组织和力学性能的影响规律。 GH4199经800℃和900℃长期时效后合金中出现了TCP相，800℃时效后合金中出现σ相和u相，而经900℃时效后合金中只出现u相。GH4199合金中的碳化物主要包括M23C6型、M6C型和M7C3型，亦有少量的MC型。TCP相与碳化物之间存在着一定的关系，即u相可以在M6C型碳化物上形核长大。合金经800℃长期时效后抗拉强度均高于900℃时效试样，而塑性低于900℃时效试样。断口分析可知合金在室温拉伸后里延性沿晶断裂，而高温拉伸后合金呈韧窝聚集型韧性断裂特征。 GH4199合金和Эп199合金经800℃长期时效后均析出σ相和u相。GH4199合金中TCP相的总量与Эп199合金相当，但σ相的量高于Эп199合金。GH4199合金和Эп199合金的室温力学性能相当，但是，900℃下GH4199合金的高温抗拉强度高于Эп199合金，而塑性低于Эп199合金。 GH4199合金经电场热处理后，合金强度没有发生明显的改变，但其塑性得到明显改善。初步分析表明，这与电场处理后孪晶数目的增多有关。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1高温合金发展历史及研究现状

1.1.2高温合金的发展趋势

1.1.3镍基高温合金组织结构及强化

1.2 GH4199合金简介

1.3 TCP相(拓扑密堆相)

1.3.1 σ相

1.3.2 μ相

1.3.3相分计算法

1.4电磁处理简介

1.4.1电场热处理技术的发展概况

1.4.2磁场热处理技术的发展概况

1.5本文的研究目的

第2章长期时效中相的析出溶解规律

2.1试验材料和方法

2.1.1试验材料

2.1.2试验方法

2.2 TCP相在时效过程中的析出

2.2.1相分计算法

2.2.3相分析结果

2.3碳化物在时效过程中的变化规律

2.3.1碳化物的形貌、分布和种类

2.4 TCP相与碳化物之间的关系

2.5本章小结

第3章长期时效中组织变化规律及其对力学性能的影响

3.1试验材料和方法

3.2长期时效后的力学性能的变化

3.2.1长期时效后的室温拉伸性能

3.2.2长期时效后的900℃高温拉伸性能

3.3长期时效后的组织转变对力学性能的影响

3.3.1γ'相的变化对力学性能的影响

3.3.2 TCP相对力学性能的影响

3.4本章小结

第4章长期时效对GH4199与эп 199合金的组织及性能影响的对比研究

4.1试验材料和方法

4.2时效过程中TCP相在两种合金中的析出规律

4.2.1相分计算法

4.2.2 SEM观察结果对比及分析

4.2.3 TEM观察结果对比及分析

4.2.4相分析结果对比及分析

4.3长期时效中组织变化对两种合金力学性能的影响

4.3.1长期时效后的室温拉伸性能

4.3.2长期时效后的高温拉伸性能

4.3.3 γ′相的变化对两种合金力学性能的影响

4.3.4 TCP相对两种合金力学性能的影响

4.4本章小结

第5章电场热处理对GH4199合金组织和性能的影响

5.1试验材料和方法

5.1.1试验材料

5.1.2试验方法

5.2试验结果

5.2.1电场热处理后的金相组织变化

5.2.2电场热处理后的力学性能的变化

5.3试验结果讨论

5.3.1电场热处理的作用

5.3.2孪晶的形成机制

5.3.3电场热处理对孪晶形成的影响

5.3.4电场热处理对力学性能的影响

5.4本章小结

第6章结论

参考文献

致谢