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GH4169合金涡轮盘热模锻工艺的优化研究.pdf

GH4169合金涡轮盘热模锻工艺的优化研究

chf07
2013-06-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《GH4169合金涡轮盘热模锻工艺的优化研究pdf》,可适用于工程科技领域

GH合金锻件的混晶组织刘 东,罗子健(西北工业大学材料科学与工程学院,陕西西安)摘 要:用光学金相和X射线衍射分析方法对GH合金锻件产生混晶组织的原因进行了分析。结果表明,试验所用GH合金锻件出现混晶组织,是由于终锻温度过低,每次变形程度又较小,因而动态再结晶不能充分进行引起的。上述原因形成的混晶组织可通过适当的再结晶热处理消除,再结晶处理温度以略低于�相开始溶解温度为宜。关键词:GH合金混晶组织锻件再结晶热处理中图分类号:TGTGTG   文献标识码:A   文章编号:()MixedGrainStructureofGHAlloyForgingsLIUDong,LUOZijian(CollegeofMaterialsScienceEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an,China)Abstract:ThecauseformixedgrainstructureofGHalloyforgingswasanalyzedbyopticalmicrographictestsandXraydiffractionanalysisTheresultsindicatethatthemixedgrainstructureofGHalloycouldbeattributedtofollowingfact:thetemperatureoffinishforgingistoolowandreductioninheightperpassistoosmall,thatdynamicrecrystallizationcouldnotbecompletedduringtheforgingprocessThemixedgrainstructurearisingfromtheabovefactcanbeeliminatedbyheattreatmentfordynamicrecrystallizationItissuggestledtoperformtheheattreatmentslightlybelowthe�solvustemperatureofGHalloyKeywords:GHalloymixedgrainstructureforgingdynamicrecrystallizationtreatment� 由于GH合金的加工性很好,并且直到℃还具有优异的力学性能,在变形高温合金生产中一直占主导地位。目前,航空发动机的涡轮盘、压气机盘等受力转动件都用这种合金制造。因这些零件在工作过程中承受很高的蠕变载荷和交变应力,故要求其锻件的晶粒细小而均匀。但GH合金的Nb含量高,容易形成偏析,因而其锻件的晶粒度容易粗细不均,即形成所谓混晶组织,影响锻件的力学性能。本文旨在通过光学金相和X射线衍射分析方法探讨GH合金锻件出现混晶组织的原因和消除方法,以获得组织和性能稳定一致的GH合金锻件。 试验材料和方法试验用材为上钢五厂生产的�mmGH合金棒材,其化学成分(质量分数,)为:Fe,Cr,Nb,Mo,Ti,Al,C,Si,Mn<,B,Mg,Cu<,<Co,S,P,余为Ni。其�相溶解温度范围为~℃。原始显微组织示于图。将�mm×mm棒材切成截面为mm×mm,长mm的坯料,于℃保温h后,在空气锤上经多次小变形拔长成�mm棒材。棒材的显微组织示于图。可看出,棒材的晶粒大小不均,大晶粒级左右,小晶粒~级,而且大小晶粒都发生明显变形,形成混晶组织。图 试验所用材料的原始显微组织图 锻后棒材的显微组织从锻后�mm棒材上切取试样,分别按表所《热加工工艺》 年第期试验研究    �收稿日期:基金项目:航空科学基金资助项目(H)作者简介:刘东(),男,河南商丘人,博士,副教授,主要从事难变形材料成形与质量控制方面的教学和科研工作。示规范热处理后,进行光学金相检查。其中,带*号的规范处理的试样,处理前后均进行X射线衍射分析。所用设备为DMaxC型X射线衍射仪。表 热处理规范加热温度℃保温时间min冷却方式,,,,*,*,*,*,*,水冷水冷水冷水冷水冷 试验结果与讨论图所示为在不同温度经不同时间热处理后的显微组织。由图(b)可见,即使在℃保温min,也没有发生再结晶的迹象。在℃保温min,就有部分大晶粒发生再结晶,见图(c),保温min,全部大晶粒发生再结晶,见图(d)。在℃保温min后,部分大晶粒开始再结晶,原来的小晶粒也大部分发生再结晶,成为等轴晶粒保温min后,再结晶已进行得相当充分,见图(e)、(f)。在℃保温min后,在所有大、小晶粒内再结晶已充分进行再延长保温时间对再结晶程度无明显影响,见图(g)、(h)。分别在℃和℃保温min后的显微组织示于图。可以看出,在这两种情况下,所有的晶粒已充分发生再结晶,但晶粒并不明显粗化,原来~级的大晶粒成为~级的再结晶小晶粒,原来~级的小晶粒成为~级的等轴晶粒。根据上述光学金相检验结果,可以认为,试验所用GH合金棒材经多次小变形拔长后出现混晶组织,是由于拔长时终锻温度过低,每次变形程度又较小,以致动态再结晶不能充分进行所致由于上述原因形成的混晶组织,可采用锻后热处理消除。根据试验结果,热处理温度可在~℃范围内选取。为了进一步探讨GH合金锻件形成混晶组织的原因,对热处理前后的试样进行了X射线衍射分析。图所示为典型的()晶面X射线衍射曲线。根据金属X射线衍射学,消除仪器宽化和细晶宽化两个因素之后,经过充分再结晶的材料,即各处应变基本均匀的材料的X射线衍射曲线上会出现两个分离的特征峰K�图 在不同温度经不同时间保温后的显微组织图 在℃(a)和℃(b)保温min后的显微组织和K�,而且K�与K�之比接近∶。从图可以看    RESEARCHHotWorkingTechnology No图 试样热处理前后的X射线衍射曲线(a)℃×min(b)℃×min出,热处理前试样的X射线衍射曲线(图中曲线)上K�和K�不能分离。这表明,拔长过程中没有发生充分再结晶。在℃保温min的试样,其X射线衍射曲线的K�与K�明显分离,K�与K�的比值较大,从而可知在上述处理过程中再结晶已进行得比较充分,见图(a)。在℃保温min的试样,其X射线衍射曲线的特征峰K�与K�进一步分离,而且它们的比值基本接近∶,见图(b)。可以认为,经在℃保温min后,再结晶过程已充分进行。根据X射线衍射试验结果,可以算出热处理前后试样的不均匀应变�和�。热处理后不均匀应变的消除程度,即再结晶完成程度可按下式确定:�=���×式中�为表征不均匀应变消除程度的参数。经不同规范再结晶热处理后,试样的不均匀应变消除程度列于表。可以看出,X射线衍射试验结果所显示的不均匀应变消除程度与热处理规范的关系,和通过金相试验观察到的再结晶完成程度与热处理规范的关系是一致的。这进一步证实了根据金相试验结果所得到的结论。表 试样的不均匀应变消除程度处理规范℃×min℃×min℃×min℃×min���() 结论()对于GH合金,在终锻温度过低、变形程度不够而且不均匀的情况下,容易由于动态再结晶不能充分进行而形成混晶组织。()由于上述原因形成的GH合金锻件的混晶组织,可通过适当的再结晶热处理消除。再结晶热处理温度以略低于�相开始溶解温度为宜。参考文献: SethBBSuperalloysTheUtilityGasTurbinePerspectiveAPollockTMSuperalloysCTMS,Warrendale: BrandAJ,KarhausenK,KoppRMicrostructuralSimulationofNickelbaseAlloyInconelinProductionofTurbineDisksJMaterialsScienceandTechnology,,(): 马世良金属X射线衍射学M西安:西北工业大学出版社,  (上接第页) 吴秀铭中国铝工业年J世界有色金属,,: 章宗和铝合金熔体的除气J轻合金加工技术,,(): 王长海,倪红军,孙宝德,等铝熔体除氢技术的进展J铸造,,(): WinjumN,FlisakowskiPLightMetalsATheMineralsMetalsMaterialsSocietyCNewyork: RappRATheclosedcircuitdegassingfluxingofliquidaluminumalloysbynitrogenchlorineJJOM,,(): 孙业赞,厉松春,张国强,等液态ZLAl合金吸氢特性的研究J金属学报,,(): UtigardTAThepropertiesandusesoffluxesinmoltenaluminumprocessingJJOM,,(): CrepeauPN,CochranBP,MulacRPSolidFluxingPracticesforAluminumMeltingJModernCasting,,(): 孙庆夫,朱献文熔化铝合金用的熔剂J铝加工,,(): NiHongjun,SunBaode,DingWenjiangPurificationofscrapaluminumfoilandaluminummeltcoveringandprotectingatomicpurificationtheoryJTransNonferrousMetSocChina,,(): DuoguangTangRareEarthAlloyASuperiorChoiceforRefiningandModifyingCastAluminumAlloysAProceedingsofthesecondChinainternationaldiecastingcongressCShanghai: FerroRRareEarthMetalinLightAlloysJJournalofRareEarths,,(): 倪红军,孙宝德,蒋海燕,等铝合金新型净化熔剂的研究J铸造技术,,(): 孙伟成,张淑荣,侯爱芹稀土在铝合金中的行为M北京:兵器工业出版社, 张密林,鲁化一,唐定骧稀土在铝及其合金中的应用进展J稀土,,(): 倪红军,孙宝德,蒋海燕,等稀土熔剂对ZLA铝合金的作用  J中国有色金属学报,,():《热加工工艺》 年第期试验研究    

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