1. 概述

GH1140是一種固溶強(qiáng)化的鐵鎳基高溫合金，除了含有大量的鉻外，還添加了少量的鎢、鉬、鋁和鈦等元素來強(qiáng)化固溶體。這種合金具有中等的熱強(qiáng)度、高的塑性、良好的熱疲勞性能、穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)和出色的焊接工藝性能。它適用于制造工作溫度在850℃以下的航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的板材結(jié)構(gòu)件以及其他高溫部件。此外，該合金還可供應(yīng)板、棒、管、絲、帶材和鍛件等各種變形產(chǎn)品。

1.1 材料牌號(hào)：GH1140（GH140，GR-2）。

1.2 相似牌號(hào)

1.3 材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該合金符合以下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

GJB 1952—1994 《航空用高溫合金冷軋薄板規(guī)范》

GJB 2297—1995 《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規(guī)范》

GJB 2612—1996 《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》

GJB 3020-1997 《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》

GJB 3165—1998 《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》

GJB 3167-1998 《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》

GJB 3317-1998 《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》

GJB 3318—1998 《航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范》

GB/T 15062—1994 《一般用途高溫合金管》

1.4 化學(xué)成分

1.5 熱處理制度

熱處理制度如下：

固溶處理：熱軋板、冷軋薄板和帶材在1050～1090℃進(jìn)行，然后空冷；

絲材和管材在1050～1080℃進(jìn)行，可以選擇空冷或水冷；

棒材和環(huán)坯在1080℃±10℃進(jìn)行固溶處理后空冷。

1.6 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)

該合金可供應(yīng)各種規(guī)格的熱軋板、冷軋板、帶材、棒材、絲材、管材、鍛件和環(huán)形件。板、管、絲、帶經(jīng)過固溶處理和酸洗后供應(yīng)。棒材和環(huán)形件以熱軋或鍛造狀態(tài)供應(yīng)。鍛件可以是鍛造狀態(tài)或經(jīng)過固溶處理后供應(yīng)。

1.7 熔煉與鑄造工藝

該合金可通過電弧爐熔煉或電弧爐+電渣重熔工藝進(jìn)行熔煉。

1.8 應(yīng)用概況與特殊要求

GH1140合金已被廣泛應(yīng)用于制造多種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件，如燃燒室火焰筒、加力擴(kuò)散器、整流支板、穩(wěn)定器、輸油圈、加力可調(diào)噴口殼體、管接頭、襯套以及飛機(jī)機(jī)尾罩蒙皮等。然而，在長時(shí)間550～800℃范圍內(nèi)的使用后，會(huì)稍有硬化現(xiàn)象，導(dǎo)致室溫下的塑性降低。此外，在1000℃以上的高溫下，其抗氧化性略遜于相同用途的鎳基合金。

2. 物理及化學(xué)性能

2.1 熱性能

2.2 密度

密度為8.09 g/cm3。

2.3 電性能

室溫電阻率為1.07×10^-5 Ω·m。

2.4 磁性能

該合金無磁性。

2.5 耐腐蝕性能

不論在國產(chǎn)航空煤油中是否添加了CS?添加劑，GH1140合金均無腐蝕作用。而對(duì)于鎳基合金，必須添加適當(dāng)?shù)奶砑觿┎拍芊乐垢g。在某些情況下，使用國外航空煤油時(shí)，也可能出現(xiàn)嚴(yán)重的坑狀腐蝕。

3. 組織結(jié)構(gòu)

3.1 相變溫度

3.2 時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線

3.3 合金組織結(jié)構(gòu)

合金在固溶狀態(tài)下的組織主要是奧氏體基體，還含有少量的一次Ti(CN)，約占合金重量的0.4%左右。在550～800℃的長期時(shí)效下，還會(huì)有Cr?sCs、Y、α和L相的析出，其中700℃長時(shí)間時(shí)效后析出的量較多，總體約占8%左右。Cr?C?的析出溫度范圍為550～900℃，在較低溫度下呈細(xì)小鏈狀，隨著時(shí)效溫度的升高逐漸變大并聚集成塊。Y相是主要的強(qiáng)化相，呈細(xì)小的球狀顆粒，析出溫度范圍為550～800℃，在700℃時(shí)析出最多，Y相的大小、數(shù)量和穩(wěn)定性取決于合金中Al和Ti的總含量，主要分布在晶內(nèi)。σ相和L相是在700～800℃時(shí)析出的兩種有害相，它們分布在晶內(nèi)，呈針狀或棒狀以及塊狀，時(shí)效過程中迅速生長，會(huì)降低合金的強(qiáng)度和塑性。L相為Fe?Mo型，σ相為FeCr型，700℃時(shí)這兩種相同時(shí)析出，以σ相為主，L相很少，而在800℃時(shí)，它們會(huì)分別獨(dú)立析出，其中σ相的最大含量可達(dá)到4%～4.5%。

4.2 焊接性能

4.2.1 焊接工藝性能

該合金具有良好的焊接工藝性能，可以使用手工氬弧焊、自動(dòng)鎢極氬弧焊、脈沖鎢極氬弧焊、點(diǎn)焊、縫焊、釬焊等方法進(jìn)行連接。在氬弧焊時(shí)，焊縫形狀良好，熔池流動(dòng)性略遜于GH3030合金，高溫下的抗氧化性也稍遜于鎳基合金，因此需要加強(qiáng)保護(hù)措施。對(duì)于冷成形的板材，在進(jìn)行氬弧焊前需要進(jìn)行固溶處理。對(duì)于接觸焊，應(yīng)選擇合適的規(guī)范，以獲得滿意的焊接接頭。焊縫核心內(nèi)部無裂紋，但可能存在縮孔和結(jié)合線伸入，焊接前采用酸洗或堿酸洗可減輕或消除結(jié)合線伸入。此外，該合金可以與1Cr18Ni9Ti、GH3030、GH3039、GH3044和GH2132等合金組合進(jìn)行氬弧焊、點(diǎn)焊和縫焊。

4.3 零件熱處理工藝

4.3.1 熱處理制度

固溶處理是該合金制造半成品、零部件和組合件的唯一熱處理方式。對(duì)于零部件的最終熱處理溫度，應(yīng)根據(jù)其工作條件進(jìn)行選擇。例如，制造火焰簡零件時(shí)，固溶溫度為1080℃±10℃；而加力燃燒室零件的固溶溫度為1150℃±10℃。中間熱處理溫度為1050℃±10℃，用于消除焊接應(yīng)力。在熱處理后，可以根據(jù)零部件的形狀進(jìn)行空冷或水冷。板材零件在固溶處理時(shí)的保溫時(shí)間可以根據(jù)其厚度選擇為5～20分鐘。

4.3.2 零件熱處理前的準(zhǔn)備

在進(jìn)行零件熱處理前，應(yīng)確保表面清潔，清除表面的油污、機(jī)加工冷卻液和其他污物，同時(shí)避免在零件表面做標(biāo)記，以免在熱處理過程中引發(fā)表面局部腐蝕。

4.4 表面處理工藝

4.4.1 氧化皮處理

熱處理后，零件表面會(huì)生成氧化皮，可以使用吹砂或酸洗的方法去除。在使用酸洗法清除氧化皮時(shí)，可采用氫氟酸-硝酸-硫酸-水溶液的單一酸洗工藝，或者使用氫氧化鈉-硝酸鈉和硫酸-氯化鈉-水溶液的復(fù)合堿酸洗工藝。

5.4.2 電拋光

對(duì)于合金制造的燃燒室部件，可以在磷酸-硫酸-水溶液中進(jìn)行電拋光，以改善零件表面的光潔度和使用性能。

5.4.3 琺瑯涂層

合金制造的燃燒室部件可以采用W-2、W69-1、65或66-4琺瑯涂層進(jìn)行保護(hù)，這些涂層的熔融溫度分別為1180℃、1000℃和1080℃。

5.4.4 滲鋁處理

該合金還可以采用滲鋁方法進(jìn)行保護(hù)，滲鋁工藝的處理溫度為950℃，時(shí)間為1小時(shí)，或者采用真空噴鍍鋁后再經(jīng)850～950℃，30分鐘的氬氣保護(hù)擴(kuò)散處理。

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