近年来,研究人员提出了一种思路,将两种γ/γ'型合金(Ni基和Co基)结合以设计一种新的盘用高温合金。基于这种概念,业已开发了一种新的Ni—Co基高温合金,称之为TMW合金,它的耐热温度达725℃,世界最高,比现有的Ni基合金U720Li还高出50℃。根据研究,预计可以用新型的TMW合金制造涡轮部件,如飞机发动机和工业燃气发动机用涡轮盘。
与完全暴露于高温的涡轮叶片不同,涡轮盘承受的是一个温度范围,从心部的低温变化到腹部的中温,以及边缘的高温。因此,新型TMW合金在这整个温度范围内的力学性能研究显得尤为重要。对于盘用合金,晶粒尺寸主要影响关键性能,如拉伸性能、抗蠕变性能、低周疲劳及疲劳裂纹生长率等。一般认为低周疲劳寿命、拉伸强度与蠕变强度、疲劳裂纹生长是矛盾的,但是,研究人员通过研究表明TMW合金的拉伸屈服强度和抗蠕变性能可以同时得到提高。
TMW-2的名义化学成分为(wt.%):Co21.8,Cr14.4,Mo2.7,W1.1,Ti6.2,Al2.3,C0.02,B0.02,Zr0.03。热处理制度为:(1)1100℃/4h,空冷+时效;(2)1140℃/4h,空冷+时效。时效均为650℃/24h,空冷+760℃/16h,空冷。研究结果表明:
固溶温度从1100提高到1140℃,屈服强度可提高60MPa,抗蠕变性能也得到改善。
屈服强度和抗蠕变性能都得到改善,这得益于晶粒长大、三次γ'分数增加,以及热处理过程中形成的退火孪晶的长度。表1为TMW-2合金经热处理后的室温、400℃下的力学性能。
表1TMW-2合金经热处理后的室温、400℃下的力学性能
表1 TMW-2合金经热处理后的室温、400℃下的力学性能
热处理 |
室温 |
400℃ |
||||
σ |
ε |
ψ |
σ |
ε |
ψ |
|
(1) |
1170 |
21% |
30% |
1110 |
21% |
20% |
(2) |
1230 |
19% |
25% |
1170 |
20% |
23% |
(晓红)