GH2150A時效強化型高溫合金成分及性能

發布時間： 2022-11-26　　點擊次數： 861次

GH2150A材料介紹：

GH2150A合金是Fe-Ni-Cr基時效強化型高溫合金，合金成分中含有大量的Cr、Al、Ti、Nb、W、Mo等合金化元素。GH2150A合金中的Cr、Al、Ti元素溶入γ基體中，形成固溶強化作用。Al元素與基體形成Ni3Al相，Ti元素可替代基體中的Al元素，形成Ni3(Al,Ti）相。W、Mo元素作為GH2150A合金中的微量合金化元素，W元素在合金的基體中引起晶格畸變，組織位錯的運動。此外，W、Mo元素作為合金化元素，在標準熱處理后，在合金中可形成MC、M23C6和M6C型碳化物。該合金具有耐高溫、耐腐蝕性強等優點，且具有優良的綜合力學性能，主要被用于600℃下長期服役的航空發動機高壓壓氣機葉片等零件。

GH2150A化學成分：

GH2150A合金的力學性能主要受熱處理的影響。GH2150A合金熱處理包括固溶和時效，時效制度包括一次和二次，GH2150A合金棒材技術條件中棒材的熱處理制度為1000 ~ 1130攝氏度 , 5小時，空冷650 ~ 730攝氏度 , 16小時，空冷。

圖2顯示了不同固溶溫度處理后GH2150A合金的微觀組織。統計經不同固溶溫度處理的組織晶粒大小，晶粒大小統計見圖3。隨著固溶溫度的升高，合金的晶粒尺寸逐漸增大。從圖中可以看出，1000固溶處理的組織中有細小的晶體組織和一些大晶粒，整體組織較小，平均晶粒尺寸約為29 m，1020 ~ 1060后組織均勻，晶粒組織已逐漸長大。1020、1040和1060固溶處理后的平均晶粒尺寸分別為63、77和83微米。當固溶處理溫度提高到1080C時，合金的晶粒組織急劇增加，晶粒尺寸增大到107 m，合金經過不同溫度的固溶處理后，固溶處理溫度決定了其晶粒尺寸。GH2150A合金在1020 ~ 1040 固溶熱處理后，晶粒組織細小均勻，與軸向水平相當。急劇長大的趨勢，合金的晶粒組織粗大。

力學性能

圖6顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的應力-應變曲線。從圖中可以看出，GH2150A合金拉伸過程包括均勻變形和非均勻變形兩個階段。表3是GH2150A合金在不同固溶處理后的拉伸性能。從表中可以看出，隨著固溶溫度的升高，GH2150A合金的抗拉強度和屈服強度依次降低，合金的延伸率依次升高，合金的斷面收縮率基本保持不變。GH2150A合金的力學性能主要受晶粒組織和析出物的影響。隨著固溶溫度的升高，合金的晶粒尺寸依次增大。根據金屬細晶強化理論，晶粒越小，合金強度越高。因此，隨著固溶溫度的升高，合金的強度依次降低。較低的固溶溫度在1020處理后，合金的抗拉強度和屈服強度較高，但合金的塑性較差，延伸率和斷面收縮率較低。該合金晶粒組織均勻，具有良好的拉伸性能，強度和塑性指標高。與1060 ~ 1100熱處理后的性能相比，其抗拉強度提高了約20 ~ 50m pa，屈服強度提高了約35 ~ 50m pa。

圖7顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的抗拉強度和屈服強度。可以看出，隨著固溶溫度的升高，合金的抗拉強度和屈服強度逐漸降低。隨著固溶溫度的升高，晶粒的尺寸變大，這降低了合金的強度。此外，合金的強度受晶界碳化物的影響。隨著固溶溫度的升高，晶界處的粒狀碳化物聚集形成層狀碳化物，降低了晶界處的結合力，降低了合金的強度。

圖8顯示了GH2150A合金在不同溫度固溶后的伸長率和截面收縮率。可以看出，當固溶處理溫度為1000時，合金的塑性較低。GH2150A合金在1020以上的熱處理增加。隨著熱處理溫度進一步升高，合金的塑性不大。

結論

(1）隨著固溶溫度的升高，GH2150A合金的晶粒和晶界碳化物的尺寸依次增大。當固溶溫度為1020～1040℃時，合金的晶粒組織和晶界碳化物的尺寸細小、組織均勻。

(2) GH2150A合金經1020～1040℃固溶處理后，具有良好的拉伸性能，與1060～1100℃熱處理后的性能相比，其抗拉強度提升約20～50MPa，屈服強度提升約35～50勻MPa，伸長率和斷面收縮率基本保持不變。

微觀組織

圖1為GH2150A合金熱軋態的微觀組織。從圖中可以看出，熱軋GH2150A合金組織均勻細小。合金被軋制并變形，晶粒組織呈等軸狀，平均晶粒尺寸為14μm

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