通过控制显微组织提高新型Ni—Co基高温合金的力学性能

   2020-09-01 互联网中国铸造网8870
核心提示:近年来,研究人员提出了一种思路,将两种/'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

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)


 
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