前言

GH710合金是一種高Al、Ti含量的難變形的鎳基高溫合金，具有良好的拉伸強(qiáng)度、高溫持久和疲勞性能，特別是在900℃以上具有高強(qiáng)度、抗氧化性能和組織穩(wěn)定性，主要用來制造高推重比、高效率發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤件，也可制造整體燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子，工作溫度可達(dá)980℃。對(duì)鑄鍛GH710合金組織與性能進(jìn)行了研究。

1?試驗(yàn)用料及方法

試驗(yàn)用材料是采用經(jīng)真空感應(yīng)+真空自耗冶煉工藝制備的φ240mm的GH710合金錠坯，經(jīng)自由鍛單向拔長(zhǎng)為φ210mm的鍛棒，原材料化學(xué)成分

見表1。合金鍛造變形采用等溫鍛造工藝，試驗(yàn)在630t液壓機(jī)上進(jìn)行，模具材料采用鑄造高溫合金。坯料加熱溫度為1100℃,變形量為50%,鍛后空冷。鍛件熱處理制度為1170℃×4h,空冷+1080℃×4h,空冷+845℃×24h,空冷+760℃×6h,空冷；熱處理在RJX-4-13箱式高溫電阻爐中進(jìn)行。合金組織分析按照常規(guī)程序制備金相試樣，侵蝕劑為50ml氫氟酸+20ml鹽酸+10ml過氧化氫。

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2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1棒材組織和性能

由于GH710合金化程度高，尤其是其A1Ti含量高達(dá)7.5%,形成的γ含量達(dá)45%左右，鑄錠中易產(chǎn)生元素偏析，鑄態(tài)組織枝晶嚴(yán)重，枝晶間富含大量初生γ及MC相，使得鑄錠熱變形性能較差，開坯時(shí)極易產(chǎn)生鍛造裂紋。

GH710合金鑄錠經(jīng)自由鍛開坯拔長(zhǎng)得到的棒材，低倍組織致密，無肉眼可見的冶金缺陷，但晶粒組織較為粗大，且組織均勻性差，部分大晶粒內(nèi)部存在殘留枝晶，顯微組織見圖1。棒材低倍組織粗大及殘留枝晶的存在，主要原因是鍛造開坯變形量不夠。

對(duì)GH710合金棒材進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)四段熱處理后，測(cè)試棒材軸向、弦向室溫拉伸性能、815℃缺口持久性能、980℃光滑持久性能，性能結(jié)果見表2～4.可見，合金棒材具有良好的室溫拉伸性能，軸向及弦向屈服強(qiáng)度均達(dá)到900 M Pa。在815℃試驗(yàn)應(yīng)力為402MPa時(shí)，其缺口持久壽命大于332 h,但980℃光滑持久性能偏低，在試驗(yàn)應(yīng)力為120MPa時(shí)，壽命在20～40h之間。

2.2鍛件組織和性能

GH710合金經(jīng)鍛造變形后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)四段熱處理，餅坯鍛件的顯微組織比棒材得到明顯改善，棒材中的粗大晶粒組織得到有效破碎，合金實(shí)現(xiàn)了完全再結(jié)晶，鍛件各部位晶粒組織細(xì)小、均勻，餅坯鍛件晶粒組織如圖2(a)、(b)所示。在餅坯鍛件中也發(fā)現(xiàn)了一些殘余的y+γ共晶組織，有的y+γ共晶組織形狀完整，也有些γ+γ共晶組織已得到明顯的破碎，如圖2(c)、(d)。Y+γ共晶組織是高強(qiáng)度鑄造高溫合金的常見組織，它是塑性相，變形可以將其拉長(zhǎng)或破碎，在熱處理過程很難溶解。

變形是影響合金γ+γ共晶組織穩(wěn)定性的主要因素，大的變形量有利于消除合金中的γ+γ共晶組織，但對(duì)于某些高強(qiáng)度的鑄造高溫合金，即使經(jīng)擠壓變形，Y+γ共晶組織仍被保留下來。

餅坯鍛件經(jīng)熱處理后，切取弦向試樣對(duì)其室溫拉伸性能、980℃光滑持久性能、815℃缺口持久性能進(jìn)行測(cè)試，性能結(jié)果見表5～7。合金經(jīng)等溫鍛造變形后，室溫拉伸性能比棒材略有降低，但980℃光滑持久壽命大幅度提高，達(dá)到60～90h。

對(duì)光滑持久試樣斷口形貌進(jìn)行觀察，試樣持久斷口形貌如圖3所示。

3結(jié)論

(1)?鍛造變形可以消除GH710合金中枝晶組織，細(xì)化合金晶粒，提高合金高溫持久性能。

(2)具有嚴(yán)重枝晶組織的GH710合金棒材，在1100℃經(jīng)50%的鍛造變形及標(biāo)準(zhǔn)四段熱處理后，合金中仍存在殘余γ+γ共晶組織，它的存在影響了合金持久性能的發(fā)揮。

4?結(jié)語

(1)?經(jīng)過預(yù)處理的碳粉和鋁粉、六氯乙烷混合均勻壓制成塊后使用，可使碳的吸收率穩(wěn)定在90%左右。

(2)按照研究確定的工藝條件，可以生產(chǎn)出質(zhì)量十分穩(wěn)定的鋁鈦碳晶粒細(xì)化劑。用精煉劑R精煉、攪拌和適當(dāng)?shù)娜垠w處理技術(shù)，可顯著提高AlTiC的潔凈度，還可優(yōu)化TiC、AlTi粒子的尺寸與分布，提高細(xì)化效果。

(3)AH5Ti0.2C晶粒細(xì)化劑在鋁鑄軋及鋁輪轂兩大鋁加工行業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，鋁鈦碳細(xì)化劑是替代鋁鈦硼細(xì)化劑的理想產(chǎn)品。