GH738 高溫合金簡介

GH738 合 金 ( 美 國 稱 為 Waspaloy ) 于 1952 年 在 New Hartford 第 一 次真空冶煉研制成功的高溫合金，主要裝備于美國普惠( PWA-Pratt ＆Whitney) 航空發(fā)動機(jī)公司J48 型 航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片上，之后又被選作波音 727 和波音 747 飛機(jī)的發(fā)動機(jī)渦輪盤。該合金具有良好的強(qiáng)韌化匹配，在760 ℃ 以下具有高的拉伸和持久強(qiáng)度，在 870 ℃ 以下具有良好的抗氧化性能，廣泛裝備于航空航天、石油化工領(lǐng)域設(shè)備以及各種熱端部件。該合金通過固溶強(qiáng)化、γ'相析出( 主 要 為 Ni3 ( Al，Ti) ) 及碳化物強(qiáng)化等綜合作用來達(dá)到強(qiáng)化 的效果然而該合 金 γ' 相大約占合金總量 的 22. 6% ，γ'相是合金強(qiáng)化的主要來源，合金的性能主要取決于基體中 γ'相的百分含量、顆粒大小和顆粒的粗化速率等。Rehrer］等 研究了 GH738 合金的主要強(qiáng)化元素 Al、Ti 含量對 γ' 溶解溫度和力學(xué)性能的影響及 γ'相的溶解與晶粒長大之間的關(guān)系; 隨著Al、Ti 含 量 的 增 加，γ'的溶解溫度逐漸提高.

GH738 高溫合金的化學(xué)成分

GH738 高溫合金長期時效過程中 γ'相演變規(guī)律

1) GH738 合金經(jīng)兩種標(biāo)準(zhǔn)熱處理后，在 時 效 過 程中 γ'相隨溫 度 的 升 高 和 時 間 的 延 長 而 長 大，但 溫硬度; 兩種標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度下合金時效后的硬度隨溫度的升高大致呈下降的趨勢;

3) 時效溫度及時間對合金 γ'強(qiáng)化相尺寸及數(shù)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響硬度變化，而影響硬度最為本質(zhì)因素為合金中強(qiáng)化相體積分?jǐn)?shù)的差異。

GH738 高溫合金力學(xué)性能測試

(a)和(b)分別為 GH738 合金經(jīng)不同熱處理后的室溫拉伸和硬度性能。由圖可知，隨著固溶溫度的升高， 合金的室溫拉伸性能和室溫硬度略呈下降趨勢，但相差不是很明顯。這主要是由于固溶溫度的改變對合金的 γ′相數(shù)量析出沒有明顯的影響，γ′相析出數(shù)量主要由時效階段決定。 因此，不同固溶溫度對合金的室溫抗拉強(qiáng)度和硬度無明顯影響。 γ′相是決定沉淀強(qiáng)化高溫合金強(qiáng)度的決定因數(shù)，是高溫合金強(qiáng)化的根本保障，無論是共格應(yīng)變強(qiáng)化機(jī)制、切割機(jī)制，還是高溫蠕變的攀移機(jī)制，γ′相 的數(shù)量越多，強(qiáng)化效果越好，強(qiáng)度越高。 本文中的熱處理對 γ′相的總量影響不大，故拉伸性能和室溫硬度差別不是很大。 隨著固溶溫度的升高，合金的室溫拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和室溫硬度都有一定的下降趨勢。 γ′相尺寸在沉淀強(qiáng)化高溫合金中也是一重要參數(shù)。 當(dāng) γ′相數(shù)量一定時，γ′相尺寸對不同沉淀強(qiáng)化機(jī)制的高溫合金的強(qiáng)度影響有所不同。 對位錯切割機(jī)制，存在一個 γ′相的臨界尺寸，小于臨界尺寸，γ′ 相尺寸越大，強(qiáng)化效果越好，強(qiáng)度越高。 超過臨界尺寸， 則 Orowan 機(jī)制起主要作用，γ′相尺寸愈大，強(qiáng)化效果愈差。 對共格強(qiáng)化和攀移機(jī)制，γ′相尺寸愈大，強(qiáng)度愈高。 當(dāng)合金的 γ′相數(shù)量較低時，γ′相的大小和間距對合金性能影響更大。

GH738合金固溶處理溫度對組織和性能的影響

（1）固溶溫度在小于 1 040 ℃時，合金的晶粒尺寸變化不明顯，當(dāng)固溶溫度超過 1 040 ℃時，晶粒開始明顯長大，在 1 080 ℃固溶時，晶粒尺寸發(fā)生明顯長大，達(dá)到 ASTM4.5 級。

（2）隨著固溶溫度的提高，γ′相逐漸減少，新析出的 γ′相逐漸長大，并在基體中保持均勻分布。

（3）隨著固溶溫度的升高，合金的室溫抗拉強(qiáng)度和室溫硬度略呈下降趨勢，但相差不明顯，但合金室溫屈服強(qiáng)度下降較明顯，下降約 100 MPa。