GH706合金是一种Ni-Fe-Cr基时效强化变形高温合金,已广泛用做“F”级大型燃机涡轮盘。随着燃机的发展,涡轮盘的尺寸越来越大。由于GH706合金中w[Nb]达到3%左右,偏析倾向较大,在生产超大尺寸铸锭时易出现白、黑斑等宏观缺陷,限制了合金的进一步发展。有研究表明,提高合金中Al含量,降低Nb含量,是一种减少偏析的有效方法。通过试验推算,原型GH706合金最大可浇铸出直径为750mm的铸锭,而改进型合金可以浇铸出直径为850mm的铸锭;同时改进型合金高温长期时效后拉伸及冲击性能优于原型合金。但是报道并未深入研究提Al降Nb对长期时效后合金的组织及持久性能的影响,而持久性能是考察高温合金能否长期服役最重要性能指标之一。为了进一步探索新型合金应用的可行性,科研人员研究了Al和Nb含量的改变对合金650℃长期时效后的组织及持久性能的影响。
采用真空感应炉冶炼2炉13kg合金锭。合金1为标准的GH706合金,合金2在保持其他元素含量不变的情况下,w[Al]由0.3%提高到1.25%,w[Nb]由2.9%降低到2.0%。铸锭经高温均匀化处理后,锻成横截面40mm×40mm方型棒坯并轧制成Φ18mm圆棒,对圆棒进行标准热处理:980℃,1h,空冷;730℃,8h,以55℃/h炉冷至620℃,8h,空冷。然后合金在650℃分别时效300、500和1000h,最后加工成标准试样。研究结果:
GH706合金中的w[Al]升高至1.25%,w[Nb]降低至2.0%后,标准热处理状态下,γ″-Ni3Nb析出相明显受到抑制,促进了γ′-Ni3Al相的析出,同时阻止晶界上η-Ni3(Ti,Nb)相生成。在650℃长期时效后,改进型合金晶内γ″-Ni3Nb相长大及η相的析出受到抑制,具有更高的组织稳定性。
GH706合金提Al降Nb后,在标准热处理状态下持久寿命远低于原成分合金,但随着时效时间的延长,持久寿命的降低幅度远低于原成分合金。如果在保持组织稳定性的同时强化晶界,可以使改进型合金具有更强的适用性。(晓红)