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當前位置：上海飛釩特鋼集團有限公司>>技術文章>>GH4151合金高溫變形行為及組織與性能
GH4151合金作為一種新型難變形鎳基高溫合金，因其優異的綜合性能和較高的服役溫度，成為發展潛力的新一代渦輪盤用變形高溫合金。該合金添加了約35 wt.%的固溶強化元素(Co、Cr、W、Mo)，而高達10 wt.%左右的沉淀強化元素(Al、Ti、Nb)，是沉淀強化元素含量最高的渦輪盤用變形高溫合金。GH4151的高合金化特點，一方面能夠提高合金的服役溫度和高溫強度，但不可避免地降低了合金的熱加工性能;另一方面合金中元素的微觀偏析和高達52%的y'強化相，使得合金在熱加工條件下組織演變非常復雜，組織與性能控制難度極大。
牌號: GH4151
C(％): 0.05～0.11
Cr(％): 9.5～10.0
Mo(％): 2.5～3.1
Ni(％): 余量
Co(％): 15.0～16.5
W(％): 6.0～7.5
Al(％): 5.7～6.2
Nb(％): 1.95～2.35
Ti(％): —
B(％): 0.12～0.02
Fe(％): ≤0.7
Mn(％): —
其他(％): Ce≤0.02,Zr0.03～0.05
GH4151作為一種新型高溫合金材料,目前關于熱加工與熱處理方面的基礎研究較少,尤其是關于該合金高溫變形行為及動態軟化機制、不同熱處理下組織與性能控制方面缺乏系統深入的研究。
針對上述問題,本文開展了如下研究工作:
(1)采用熱物理模擬試驗研究了熱擠壓態合金高溫變形行為,建立了基于雙曲正弦型的Arrhenius本構關系模型和動態材料模型(DMM)的熱加工圖,確定了擠壓棒材熱變形、盤鍛件模鍛的熱加工區間。研究表明,盤鍛件模鍛的最佳熱加工區間為:1045-1125℃、應變速率ε10-2.5s-1。
(2)為了驗證熱擠壓態合金的超塑性的有效性,本文研究了合金分別在1060℃、1080℃和 1100℃,10-4 s-1、5×10-4 s-1和10-3 s-1應變速率下的超塑性拉伸行為。不同溫度下應變速率敏感系數分別為m1060℃=0.69,m1080℃=0.73,m1100℃=0.73,不同應變速率下變形激活能分別為Q10-4=192kJ/mol,Q5×10-4=258kJ/mol,Q10-3=342kJ/mol。研究表明,當應變速率ε=10-4s-1拉伸時,超塑性變形主要以晶界擴散控制的晶界滑動機制為主;而ε=5×10-4 s-1和ε=10-3s-1時,以體擴散控制的晶界滑移機制為主。
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