GH625合金長時高溫時效的研究.pdf

1、為加強國產(chǎn)高溫合金在民用領(lǐng)域內(nèi)的高端應用，并從現(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)急需大力發(fā)展超超臨界火電技術(shù)，以滿足經(jīng)濟發(fā)展對低污染能源需求的實際出發(fā)，本文選擇700℃超超臨界機組耐熱部件的候選材料GH625合金為研究對象，采用掃描電子、能譜、X-ray衍射和透射電子等分析手段，并通過常溫拉伸和硬度測試試驗，考察了某一國產(chǎn)GH625合金在720℃下經(jīng)長時時效后其組織與力學性能的變化，旨在為國產(chǎn)GH625合金的實際應用提供參考。
　　本研究主要內(nèi)容

2、包括：⑴通過研究合金在720℃下，經(jīng)1×103h、3×103h和5×103h時效后，其析出相與組織的演變過程。從中發(fā)現(xiàn)，碳化物的分解與轉(zhuǎn)變、γ''相的相接和δ相的析出與長大，是影響晶界形貌變化的主要因素，隨時效時間的延長晶界形貌呈現(xiàn)出先粗化后細化再粗化的變化過程；晶內(nèi)主要沉淀相依照γ'、γ''和δ相的次序先后析出，且隨時效時間的延長晶內(nèi)存在γ''相向δ相的轉(zhuǎn)變，γ''相的過分粗化是該轉(zhuǎn)變發(fā)生的主要因素。時效1×103 h的晶內(nèi)沉淀相以均

3、勻分布的γ'、γ''相為主，時效3×103h的晶內(nèi)沉淀相分布不均勻，γ'、γ''和δ相均出現(xiàn)在基體中，時效5×103h后，晶內(nèi)沉淀相則以δ相為主。⑵利用 X-ray衍射分析，測定試樣經(jīng)不同時效時間后熱暴露面氧化層的物相結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，NiO、Cr2O3和NiCr2O4是形成表面氧化層的三種主要物相。⑶基于Ostwald熟化理論，分析γ''相的熱穩(wěn)定性和粗化過程。結(jié)果表明，γ''相的粗化符合Ostwald熟化理論，在時效4.541×103

4、h后γ''相在粗化速度較快方向上的尺寸開始趨于一致，其最大平均尺寸為0.24253μm，且在時效過程中γ''相的形貌尺寸分布與該理論中似穩(wěn)態(tài)分布函數(shù)的描述高度吻合。同時發(fā)現(xiàn)γ''相的相變動力學曲線滿足Avra mi方程，并求得阿弗拉密指數(shù)n約為1符合試驗中的實際情況。⑷通過對合金力學性能的測試結(jié)合斷口形貌觀察，分析合金組織與性能的聯(lián)系，并以修正后的Hollo mon模型，求得加工硬化曲線與硬化指數(shù)。結(jié)果表明，合金中主要強化相的含量與其力

5、學性能相關(guān)聯(lián)；利用加工硬化曲線可求得，硬化在交滑移控制開始時的位錯密度值為2.55858×1011cm-2，而該模型下的硬化指數(shù)則與應變相關(guān)。⑸將國產(chǎn)GH625合金與國際鎳公司在相同成型方式和熱處理工藝條件下，生產(chǎn)的 Inconel625合金的力學性能進行對比。結(jié)果表明，國產(chǎn) GH625合金在主要的室溫力學性能指標上差別不明顯，但在700℃左右的條件下經(jīng)長時時效后，在拉伸強度和塑性方面均不及Inconel625合金。從強化相的析出過程來

6、看主要原因是，國產(chǎn) GH625合金的主要強化γ''相的粗化較快，熱穩(wěn)定性不如 Incone l625 合金，導致在本次時效試驗的后期大量的δ相過早析出，基體中的固溶元素含量不斷減少，弱化了固溶強化的效果所致。⑹對比歐洲700℃超超臨界機組(耐熱部件)的選材標準。結(jié)果表明，該批次合金在720℃下，在105h時效后其氧化失重粗略估算為4.45×10-3g/mm2，滿足選材的適用性要求，但在高溫環(huán)境下合金長期服役過程中組織的穩(wěn)定性還