GH706合金是一種Ni-Fe-Cr基時效強(qiáng)化變形高溫合金,已廣泛用做“F”級大型燃機(jī)渦輪盤。隨著燃機(jī)的發(fā)展,渦輪盤的尺寸越來越大。由于GH706合金中w[Nb]達(dá)到3%左右,偏析傾向較大,在生產(chǎn)超大尺寸鑄錠時易出現(xiàn)白、黑斑等宏觀缺陷,限制了合金的進(jìn)一步發(fā)展。有研究表明,提高合金中Al含量,降低Nb含量,是一種減少偏析的有效方法。通過試驗推算,原型GH706合金最大可澆鑄出直徑為750mm的鑄錠,而改進(jìn)型合金可以澆鑄出直徑為850mm的鑄錠;同時改進(jìn)型合金高溫長期時效后拉伸及沖擊性能優(yōu)于原型合金。但是報道并未深入研究提Al降Nb對長期時效后合金的組織及持久性能的影響,而持久性能是考察高溫合金能否長期服役最重要性能指標(biāo)之一。為了進(jìn)一步探索新型合金應(yīng)用的可行性,科研人員研究了Al和Nb含量的改變對合金650℃長期時效后的組織及持久性能的影響。
采用真空感應(yīng)爐冶煉2爐13kg合金錠。合金1為標(biāo)準(zhǔn)的GH706合金,合金2在保持其他元素含量不變的情況下,w[Al]由0.3%提高到1.25%,w[Nb]由2.9%降低到2.0%。鑄錠經(jīng)高溫均勻化處理后,鍛成橫截面40mm×40mm方型棒坯并軋制成Φ18mm圓棒,對圓棒進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理:980℃,1h,空冷;730℃,8h,以55℃/h爐冷至620℃,8h,空冷。然后合金在650℃分別時效300、500和1000h,最后加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣。研究結(jié)果:
GH706合金中的w[Al]升高至1.25%,w[Nb]降低至2.0%后,標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)下,γ″-Ni3Nb析出相明顯受到抑制,促進(jìn)了γ′-Ni3Al相的析出,同時阻止晶界上η-Ni3(Ti,Nb)相生成。在650℃長期時效后,改進(jìn)型合金晶內(nèi)γ″-Ni3Nb相長大及η相的析出受到抑制,具有更高的組織穩(wěn)定性。
GH706合金提Al降Nb后,在標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)下持久壽命遠(yuǎn)低于原成分合金,但隨著時效時間的延長,持久壽命的降低幅度遠(yuǎn)低于原成分合金。如果在保持組織穩(wěn)定性的同時強(qiáng)化晶界,可以使改進(jìn)型合金具有更強(qiáng)的適用性。(曉紅)