不同热处理制度对Inconel 718合金组织和性能的影响

发布时间：2020-10-27 18:40

　　 Inconel 718合金是一种沉淀强化型镍基高温合金,由于其在-252～650 0C之间具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天等领域。但在650 ℃以上或长期使用时,主要强化相γ"相会聚集粗化并向稳定的δ相转变,使材料的强度和性能迅速下降,影响组织的稳定性。由Inconel 718合金制成的零部件在工作中常受到温度梯度变化的影响,同时在高温下合金表面会发生氧化使合金的性能降低,影响合金使用的安全可靠性。因此,开展不同热处理方案对Inconel 718合金组织和力学性能的影响研究,将为该合金重要零部件的安全使用提供数据参考和理论依据。本文根据Inconel 718合金的TTT曲线,在720～1040 ℃范围内设计了四种热处理工艺:①720 ℃×8h,炉冷+620 ℃×8h,空冷的直接时效;②960 ℃固溶1h,空冷+直接时效;③960 ℃固溶2 h,空冷+直接时效;④1040 ℃固溶1h,空冷+直接时效。再将直接时效合金在680 ℃分别时效20～100 h;同时直接时效和960 ℃固溶1/2 h+直接时效这三种合金在960 ℃和室温之间热震40次。对不同实验方案热处理后的试样采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段分析了合金的组织、成分和物相变化的规律。利用硬度计和拉伸试验机等研究了不同热处理对合金力学性能的影响。通过以上实验研究,得出了以下结论:(1)Inconel 718合金经四种不同热处理后发现:在960 ℃以下固溶处理时,合金晶粒长大不明显。在1040 ℃固溶1h+双时效后,由于δ相完全溶入基体中导致晶粒粗化,合金力学性能显著降低。直接时效后合金获得的强度和硬度值最高;经960℃,保温2 h的HST热处理后,合金的晶内强度和晶界强度达到良好的匹配,使合金的塑性提高。断口分析表明四种热处理后的合金在室温拉伸后都表现为韧窝断裂。(2)直接时效热处理的Inconel 718合金在680 ℃C时效20～100 h后的组织均为等轴晶,晶粒尺寸基本保持不变;γ"相在逐渐的向δ相转变且转变速率较慢,δ相的含量不断增加。晶界上δ相的形貌由颗粒状和短棒状转变为平行的针片状,晶内增加的δ相也呈针状排列。680℃时效20～100h过程中,合金的强度都有不同程度的下降,而延伸率提高。Inconel 718合金在680 ℃时效100 h后,其组织和性能还具有一定的稳定性。各合金的拉伸断裂方式均为延性断裂,其断裂机制均为微孔聚集型断裂,δ相和碳化物是变形断裂过程中微孔形成的核心。(3)960 ℃固溶1 h+直接时效、960 ℃固溶2 h+直接时效和1040 ℃固溶1 h+直接时效后的Inconel 718合金在960 ℃和室温之间热震循环40次后,表面生成了由Cr2O3、Al0.5CNi3Ti0.5和Cr1.3Fe0.7O3组成的灰黑色的氧化膜,且其厚度随热震次数的增加而增加。热震40次后合金的屈服强度和抗拉强度都明显降低,延伸率提高。这说明热震有损于合金的力学性能,不利于该合金在存在温度梯度变化的环境中长期使用。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG132.3;TG166.7
【部分图文】：

图１－１?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金在美国航空发动机中的应用［２］??（ａ）?ＣＦ６发动机材料重量；（ｂ）ＣＹ２０００发动机锻材重量??

图１－２?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金在７５０?°Ｃ时效２０００?ｈ后的显微形貌［２３］??

图１－４?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金中的碳化物形貌［３６］??
【参考文献】

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本文编号：2858902