GH4049簡介：
GH4049是Ni-Co-Cr基沉淀硬化型變形高溫合金，使用溫度小于950℃。該合金在1000℃以下具有良好的抗氧化性能，950℃以下具有較高的高溫強度，適于制造工作溫度在850℃~950℃的燃氣渦輪工作葉片。主要產(chǎn)品有熱軋和鍛制棒材、模鍛渦輪葉片。

前言

GH4049高溫合金是復雜合金化的鎳基難變形高溫合金，在1000 ℃以下具有良好的抗氧化性能，950 ℃以下具有較高的高溫強度，是制作在950 ℃以下工作的航空發(fā)動機渦輪葉片和其它高溫承力件的良好材料。合金經(jīng)電渣重熔或真空電弧重熔后可改善其加工塑性，目前該合金已在國內(nèi)外多種航空發(fā)動機上制作渦輪葉片，成了使用最廣的葉片材料[1-2]。

1試驗材料與方法

GH4049合金葉片所用材料的化學成分和常規(guī)力學性能分別如表1和表2所示。葉片材料的熱處理制度為：1200℃×2 h空冷+ 1050 ℃×4 h空冷+850 ℃×8 h空冷。對該合金進行熱處理后所獲得的微觀組織為γ基體上分布著γ\、M?C、MC及少量的M??C?和M?B?相。

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在銑床和磨床上按照常規(guī)機械加工工藝對葉片表面進行了銑加工(狀態(tài)A)和磨加工(狀態(tài)B),在磨削加工后對試樣表面進行了常規(guī)吹砂(狀態(tài)C)和在950 ℃×4 h下滲鋁及滲鋁后在950 ℃×2 h下進行退火處理(狀態(tài)D),滲鋁層深為30μm。

在X-300型X射線衍射應(yīng)力分析儀上按照常規(guī)固定 方法和擴展掃描固定φ方法對GH4049合金表面不同狀態(tài)下的殘余應(yīng)力進行了測定，測定條件如表3所示。

一般為了提高測量精度對鎳基高溫合金進行應(yīng)力測定時多采用高角衍射晶面(311)和(420)。但本文在采用這些晶面進行衍射分析時發(fā)現(xiàn)這些晶面的衍射

線非常散漫而且測量誤差很大，所以采用擴展掃描方法測定了衍射角20為130附近(220)晶面的衍射譜線。所謂擴展掃描方法就是在擴展臂上測定20角在

122°～147范圍內(nèi)的衍射譜線而采用的方法。因為一般的X射線衍射角20多在140°～170范圍之間，如X-300型X射線衍射應(yīng)力分析儀衍射角20處于143°

～168之間，所以為了測定20為130附近的鎳基高溫合金(220)晶面的衍射譜線必須采用擴展掃描方法。采用擴展掃描方法進行鎳基高溫合金應(yīng)力測定時，實

施固定ψ方法，這樣必須設(shè)置一個預置角 。預置角ψo的設(shè)置有兩種方法：一是調(diào)整測角儀的φ扇形齒輪設(shè)置一負傾角o,如圖1(a)所示；另一種方法是設(shè)置試樣，給試樣設(shè)置一負傾角o,如圖1(b)所示。在調(diào)整測角儀的φ扇形齒輪設(shè)置一負傾角φo。由于在設(shè)計設(shè)備時往往出于便攜和測定直角處等應(yīng)用情況將φ扇形齒輪設(shè)計得很小，因此調(diào)整測角儀的φ扇形齒輪非常麻煩。為便于實際操作往往給試樣設(shè)置一個負傾角oo。根據(jù)圖1可知蜘數(shù)值如下：

2結(jié)果與分析

按照測定鎳基高溫合金應(yīng)力的常規(guī)方法可采用CrKβ和Cuka靶材分別測定高角衍射晶面(311)和(420)的衍射譜線，分別如圖2(a)和(b)所示。從圖中可以看出，衍射譜線非常散漫，這對于精確確定衍射晶面的衍射峰位非常困難，即使采用精確的交相關(guān)定位方法測定的應(yīng)力誤差也比較大。對葉片試樣設(shè)置ψoo =-21的傾角采用Crka靶材在擴展臂上進行擴展掃描測定(220)晶面的衍射譜線如圖2(c)所示。由圖2(c)可知此時衍射強度提高，峰背比增加，衍射譜線峰形非常敏銳，所測定的應(yīng)力誤差很小。采用擴展

掃描方法測定了GH4049合金所制葉片表面銑加工、磨加工、表面吹砂和表面滲鋁等表面不同狀態(tài)下的表面殘余應(yīng)力，如表4所示。測試葉片時對葉面10個不同部位進行了測定，在表4中給出了10個點的應(yīng)力值范圍。由表4可知，銑加工葉片表面存在著殘余拉應(yīng)力，而磨加工、吹砂和滲鋁及退火后都存在著殘余壓應(yīng)力，這將對疲勞和應(yīng)力腐蝕性能產(chǎn)生不同程度的影響，因此應(yīng)該注重表面加工的完整性狀態(tài)。

3結(jié)語

1)?在試驗探索的基礎(chǔ)上開發(fā)了在X射線衍射儀擴展加長臂上采用擴展掃描方法測定鎳基高溫合金應(yīng)力的新方法，該方法所獲得的衍射譜線非常敏銳，測量誤差小，是一種測定鎳基高溫合金應(yīng)力的理想方法。

2)GH4049高溫合金葉片銑加工、磨加工、表面吹砂和表面滲鋁等表面不同狀態(tài)下的表面殘余應(yīng)力相差很大，在機械加工制造時應(yīng)注重考慮加工所產(chǎn)生的表面完整性狀態(tài)以提高制造業(yè)加工水平。

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