热等静压后炉冷对K488合金显微组织和力学性能的影响

第28卷 第3期

航 空 材 料 学 报

JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS

Vol 28,No 3 June 2008

2008年6月

热等静压后炉冷对K488合金显微组织和力学性能的影响

刘晓功, 饶 洋, 肖程波, 唐定中

(北京航空材料研究院先进高温结构材料国防科技重点实验室,北京100095)

摘要:采用热等静压及不同的热处理工艺对铸造高温合金K488进行了处理,研究了不同工艺方法对合金微观组织、高温拉伸性能和持久性能的影响。结果表明:与铸态合金相比较,经过1180 /150MPa/4h热等静压并炉冷后,枝晶干区 相形态不规则',数量减少,枝晶间区 - 共晶体仍然存在',900 拉伸和持久性能降低。热等静压试样再经过标准热处理(1170 /4 5h固溶+1050 /4 5h时效+850 /16h时效)后,枝晶杆区 相的形'态从不规则形态恢复到近立方状,分布也变得更均匀,枝晶间区 / 共'晶体完全消失,使900 拉伸和持久性能得到提高并超过铸态合金的。不同工艺状态中,标准热处理试样的枝晶杆区 相尺寸最细'、分布最均匀,力学性能最高。关键词:K488铸造高温合金;热等静压;显微组织;力学性能

中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2008)03-0024-04

燃气轮机是20世纪40年代兴起的一种高效、节能、低污染的新型动力机械,被广泛用于航空、航天、船舶、电力等重要领域。六十多年来,燃气轮机的发展取得了引人注目的进步,燃机性能不断提高,单机功率已由初期的几千千瓦发展到100MW以上的大机组,近年来250~300MW的机组已投入商用,热效率已接近60%。与航空发动机的涡轮叶片相比,燃气轮机热端零部件有以下特点:工作环境更恶劣,地面燃机大多采用柴油或劣质燃油,含硫、钠等杂质;寿命要求更长,通常达几万乃至几十万小时;重型燃机叶片尺寸大、重量大。这就要求重型燃机用合金具有良好的综合性能,包括抗高温蠕变性能、抗热腐蚀性能、铸造性能、长时组织稳定性等,而叶片尺寸大也给其铸造工艺带来了难题。K488合金是含有较高的Cr,Co,W含量的普通铸造高温合金,具有优异的抗环境腐蚀性能和良好的综合力学性能,适用于制造燃气轮机涡轮工作和导向器叶片。对于镍基高温合金而言,普通的铸造工艺不能完全消除合金凝固过程中所产生的气孔、疏松等铸造缺陷,人们常常采用热等静压(HIP)工艺来减少或消除这些缺陷。热等静压通过高温和高压条件的联合作用,能够加速合金中的原子扩散,有

收稿日期:2007-12-10;修订日期:2008-03-10

作者简介:刘晓功(1979 ),男,助理工程师,(E-mail)menrgBb1216@163 com。

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利于合金铸造缺陷的消除和合金微观组织的改善,从而有效改善合金的高温力学性能、减小合金性能分散度

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。由于热等静压的温度普遍采用与合金

固溶温度相当的温度,合金中的 相能够在热等静'

压过程中回溶,因此热等静压后的冷速对合金的力学性能至关重要。本工作以铸造高温合金K488为研究对象,着重研究热等静压炉冷及不同的后续热处理工艺对合金微观组织和高温力学性能的影响规律。

1 试验材料及方法

试验采用同一炉铸造高温合金K488的母合金锭,在ZGX1-25三室真空感应熔炼炉浇注成 7试棒,试棒的分析成分(w%t)为:0 065C-15 51Cr-11 24Co-5 30W-1 90Mo-3 10A-l4 58T-i0 28Nb-0 3H-f0 07B- 0 05Zr- 0 03Y- 0 015Ce-Ni(ba.l)。随后采用不同工艺对合金试棒进行处理,具体处理工艺如表1所示。采用JSM-5600LV扫描电子显微镜分析不同处理状态合金的微观组织结构。试样腐蚀剂为硝酸 氢氟酸 甘油=1 2 2。

取五种不同处理状态的合金试棒各2~3根,加工成工作部位尺寸为 5mm 41mm和 5mm 40mm试样后分别按照HB5195 96和HB5150 96进行900 拉伸和900 /274MPa持久性能测试,试验结果取3次试验的平均值。

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