GH1035合金是一种用W、Ti(或Nb)和Al复合固溶强化的高铬含量高温合金A。该合金具有良好的抗氧化性、塑性和冲击性能,可以以板、棒、圆接头等形式提供。其工作温度为7002,主要用作涡轮发动机的燃烧室、加力燃烧室等板件。化学成分见表1,技术条件中规定的机械性能见表2。技术条件中规定的溶解温度为1100-1140℃。
GH1035合金化学成分见表3,测试性能(700拉伸和晶粒度)见表4。
影响高温合金拉伸塑性的因素很多,包括化学成分、气体含量、晶粒尺寸、金相组织等。
化学成分的影响
合金的化学成分是决定其性能的主要因素。GH1035合金的技术条件规定可以添加Nb或Ti(表1,添加Nb可以细化晶粒,提高合金的强度和塑性。但由于历史原因和我国资源的限制,在GH1O35合金中加入了Ti而不是Nbo。
根据长增农博几年冶炼的GHI035的合金成分和高温拉伸性能的测试结果(分别见表3和表4),只要工艺合适,在GHI 1035合金中加入Ti仍然可以满足技术要求。考虑到经济效益,我们选择添加Tio。
通过对比表3和表4,发现381-511,391-1360.301-911三个炉次的成分差别不大,但测试结果却大相径庭。这说明长特三厂GH1035合金的高温拉伸塑性不是化学成分控制不当造成的,长特三厂控制的化学成分是合适的。
脱氧系统的影响
相关资料表明,合金中含量高时,容易形成氧化物等夹杂物,会降低合金的纯度。这些夹杂物通常是裂纹产生和扩展的有利位置,并严重降低合金的塑性。因此,在合金冶炼过程中,加强脱氧有利于提高合金的塑性。近年来我厂冶炼的GH1035合金脱氧制度如表5所示。
根据表4和表5的比较,强化脱氧可以提高GH1035合金的拉伸塑性。而脱氧剂39]-1360和脱氧剂301 -911的用量相当,但试验结果相差较大,说明仅强化脱氧是不够的,还有其他重要因素影响GH1035合金的高温拉伸塑性。
晶粒细化可以提高合金的塑性。在相同外力作用下,细晶内部和晶界的应变程度差异小,变形均匀。相对而言,由于应力集中而开裂的机会较小,因此在断裂前可以承受较大的变形,因此可以获得较大的延伸率,提高合金的塑性。
从表4可以看出,381 -51U391-1360和301-911的晶粒尺寸相同,但塑性指数相差较大。这表明,如果其它条件和工艺合适,GH1035合金的高温拉伸塑性可以在不细化晶粒的情况下得到提高。反之,即使晶粒细化,如果其他工艺不合适,其拉伸塑性也可能达不到技术条件的要求。
GH1O35合金是一种固溶强化合金,同时含有一些卤素Al和Ti。除了基体之外,还有Ti(CN)、‘山友’等相。合金变形时,由于Ti(CN)、y\M23C6等相的变形速率不同,在这些相的位置会产生应力集中,导致合金断裂。此外,Ti(N).M23C6等相的分布形式和数量也会影响GH1O35合金的塑性:一般V在晶粒内生成,碳化物(Ti(CN),M23C6等。)分布在晶界上。如果碳化物以纳米带形状分布,晶界将变脆,并且晶粒内晶界的强度将不能很好地匹配。在变形过程中,在晶粒开始变形之前,晶界就会被打破,降低了合金的塑性。
(1) Ti(CN),M23C6等相溶于GH1035合金基体中,形成单相结构。合金变形时不会产生应力集中或应力集中较小,使其能承受较大的变形量,塑性得到提高。为了达到这个目的,工业上经常采用固溶处理。一般来说,固溶处理温度越高,相的溶解越好,使相能够溶解。但随着固溶温度的升高,合金的晶粒会长大,降低合金的塑性,甚至超过技术条件规定的晶粒尺寸范围。
(2)采用适当的热处理制度,改变碳化物在晶界上的分布形式,使其在晶界上呈弥散颗粒链状分布。合金变形时,碳化物会粘在晶界上,阻碍晶界的变形和滑移,强化晶界,使晶界在晶内的强度匹配良好。均匀变形会提高其塑性。
综上所述,在合金化学成分等一定条件下,通过调整热处理制度,可以提高GH1035合金的高温拉伸塑性。
特别需要指出的是,金相组织对GH1035合金高温拉伸塑性的影响。
(1)高温拉伸塑性低不是化学成分不当造成的。
(2)强化脱氧有利于提高GH1035合金的高温拉伸塑性。
(3)在合金化学成分等一定条件下,调整热处理制度可以提高GH1035合金的高温拉伸塑性。