δ相对IN718合金DP工艺中热变形行为及组织性能的影响
发布时间：2021-06-26 18:34
IN718合金是一种典型的镍-铬-铁基变形高温合金,目前该材料已经成为各个国家国防领域的首选材料。目前复杂IN718合金零部件的成形工艺多采用Delta Process（DP）工艺,并且这种工艺在工业应用中取得了良好的成果。传统的DP工艺是采用δ相峰值温度直接保温,造成δ相的不均匀析出。本文通过改变DP工艺中δ相的析出热处理方式,命名为Advanced Delta Process（ADP）工艺,系统的研究了DP工艺与ADP工艺。首先,对IN718合金采用不同的δ相析出热处理方式。传统析出方式:900℃保温,改进析出方式:720℃保温8h+900℃保温。通过光学显微镜（OM）和扫面电镜（SEM）观察到两种析出方式下δ相形貌不同。传统析出方式下,针状的δ相沿晶界和孪晶界聚集析出,晶内为颗粒状;而改进的析出方式下,δ相在晶界和晶内均匀析出,由颗粒状长大为长针状。通过TEM对间接析出方式保温1h和8h的微观组织研究发现,颗粒状的δ相是由,,相转化而来。并且通过EPMA研究,改进后的析出方式,消除了Nb、Cr元素的偏聚缺陷。其次,δ相传统析出方式下保温后的合金称为时效态合金,改进后的析出方式下的...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机涡轮盘
燕山大学工程硕士学位论文-4-1.3IN718合金中析出相和相变行为IN718合金是一种高合金化的变形高温合金，合金中有多种析出相，主要包括以下析出相：,,(Ni3Nb)、,(Ni3(Al，Ti，Nb))以及δ相(Ni3Nb)，表1-1为各个相的成分及微观信息。从表中可以看出，IN718合金中的析出相受Nb元素含量影响比较大。合金中主要析出相都含有Nb，Radavich认为[13]，合金中析出相的含量受到合金中Nb元素含量的限制，Nb元素含量达到6%才会析出δ相。Burke等的研究结果表明[14]，不同的热处理方式不会改变第二相的成分。,,与,相均为该合金中的强化相，,相可以在合金中弥散析出。,相是体心立方结构，在合金中起主要强化作用。δ相为稳定的共格相，正交晶系结构，与基体γ相之间是非共格的关系。δ相的形貌与析出温度有关[15]，根据尺寸不同可分为针状和颗粒状。虽然δ相对IN718合金不会起到强化作用，但是其形貌、数量、分布会影响到合金的组织稳定性及力学性能。文献记载，适量的δ相对降低合金的缺口敏感性可以起到一定的作用[3]，而过多的δ相会降低产品强度降；同时也会降低产品的持久性能和蠕变性能。图1.2.IN718合金第二相析出的TTT曲线
燕山大学工程硕士学位论文-6-图1.3.,相→δ相转变示意图1.4IN718合金的热加工工艺当今快速发展的工业导致金属材料的服役环境越来越恶劣，所以必须提高金属零部件的性能。众所周知，金属材料的力学性能与其微观组织有直接的关系，不同的微观组织使合金表现出不同的力学性能。因此，众多学者开始着手通过调控合金的组织来改善零部件的力学性能。在工业上，对于大部分的金属材料及合金可以通过热变形后的热处理来改变微观组织，而IN718合金的再结晶温度比较高，并且变形后采用低温固溶处理或者低温时效处理，这些都是在合金的静态再结晶温度1020℃[22]以下，因此，IN718合金产品的组织只和成形工艺有关。IN718合金的微观组织对锻造工艺参数极其敏感，采用多火次成形的热加工工艺会导致粗晶、混晶出现，大变形和较高的终锻温度能获得组织均匀的细晶锻件。自从上世纪开始，GE公司对Inconel718合金进行系统的研究[23]，针对航空发动机不同使用性能的零部件，先后开发了Inconel718合金的标准工艺、高强工艺和直接时效工艺[10,11]。标准工艺(StandardProcessed，STD)主要应用于机械性能要求不高、形状较为复杂的零部件的加工成形。STD工艺的特点是采用高温变形，终锻温度为1038~1066℃。成形后的锻件，晶粒粗大，组织混乱，晶粒度大约在ASTM4~6级。目前，我国采用STD工艺生产的GH4169合金的涡轮盘已经在航空发动机上得到应用[24]。高强工艺(HighStrenghProcessed，HS)是由STD工艺发展而来，主要应用到机械性能要求更高的和形状稍微简单点的零部件加工成形。其最终的成形温度低于STD工艺，成形后的组织晶粒均匀细小，平均晶粒度在ASTM8级。上世纪
【参考文献】：
期刊论文
[1]δ相对GH4169合金热变形行为的影响[J]. 韦家虎,董建新,喻健,姚志浩,付书红. 航空材料学报. 2012(06)
[2]Inconel718合金的加工硬化行为[J]. 边舫,苏国跃,孔凡亚,杨柯. 有色金属. 2005(01)
[3]7055铝合金高温压缩变形的流变应力[J]. 韩冰,刘文娟,袁鸽成. 广东工业大学学报. 2004(02)
[4]GH4169合金细晶成形工艺与机理及其性能研究[J]. 吕宏军,姚草根,张凯峰,贾新朝. 机械工程材料. 2003(01)
[5]考虑变形热效应的本构关系建立方法[J]. 罗子健,杨旗,姬婉华. 中国有色金属学报. 2000(06)
[6]GH169合金的相变研究[J]. 凌斌,钟炳文,杨玉荣,梁学锋,沈飚. 航空材料学报. 1994(04)
博士论文
[1]δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响[D]. 王岩.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]近等温锻工艺参数对GH4169合金晶粒度及性能影响规律研究[D]. 孙伟.西北工业大学 2007
[2]GH4698合金的高温氧化、热腐蚀及热疲劳性能的研究[D]. 胡发恩.南京航空航天大学 2006
本文编号：3251860
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机涡轮盘
燕山大学工程硕士学位论文-4-1.3IN718合金中析出相和相变行为IN718合金是一种高合金化的变形高温合金，合金中有多种析出相，主要包括以下析出相：,,(Ni3Nb)、,(Ni3(Al，Ti，Nb))以及δ相(Ni3Nb)，表1-1为各个相的成分及微观信息。从表中可以看出，IN718合金中的析出相受Nb元素含量影响比较大。合金中主要析出相都含有Nb，Radavich认为[13]，合金中析出相的含量受到合金中Nb元素含量的限制，Nb元素含量达到6%才会析出δ相。Burke等的研究结果表明[14]，不同的热处理方式不会改变第二相的成分。,,与,相均为该合金中的强化相，,相可以在合金中弥散析出。,相是体心立方结构，在合金中起主要强化作用。δ相为稳定的共格相，正交晶系结构，与基体γ相之间是非共格的关系。δ相的形貌与析出温度有关[15]，根据尺寸不同可分为针状和颗粒状。虽然δ相对IN718合金不会起到强化作用，但是其形貌、数量、分布会影响到合金的组织稳定性及力学性能。文献记载，适量的δ相对降低合金的缺口敏感性可以起到一定的作用[3]，而过多的δ相会降低产品强度降；同时也会降低产品的持久性能和蠕变性能。图1.2.IN718合金第二相析出的TTT曲线
燕山大学工程硕士学位论文-6-图1.3.,相→δ相转变示意图1.4IN718合金的热加工工艺当今快速发展的工业导致金属材料的服役环境越来越恶劣，所以必须提高金属零部件的性能。众所周知，金属材料的力学性能与其微观组织有直接的关系，不同的微观组织使合金表现出不同的力学性能。因此，众多学者开始着手通过调控合金的组织来改善零部件的力学性能。在工业上，对于大部分的金属材料及合金可以通过热变形后的热处理来改变微观组织，而IN718合金的再结晶温度比较高，并且变形后采用低温固溶处理或者低温时效处理，这些都是在合金的静态再结晶温度1020℃[22]以下，因此，IN718合金产品的组织只和成形工艺有关。IN718合金的微观组织对锻造工艺参数极其敏感，采用多火次成形的热加工工艺会导致粗晶、混晶出现，大变形和较高的终锻温度能获得组织均匀的细晶锻件。自从上世纪开始，GE公司对Inconel718合金进行系统的研究[23]，针对航空发动机不同使用性能的零部件，先后开发了Inconel718合金的标准工艺、高强工艺和直接时效工艺[10,11]。标准工艺(StandardProcessed，STD)主要应用于机械性能要求不高、形状较为复杂的零部件的加工成形。STD工艺的特点是采用高温变形，终锻温度为1038~1066℃。成形后的锻件，晶粒粗大，组织混乱，晶粒度大约在ASTM4~6级。目前，我国采用STD工艺生产的GH4169合金的涡轮盘已经在航空发动机上得到应用[24]。高强工艺(HighStrenghProcessed，HS)是由STD工艺发展而来，主要应用到机械性能要求更高的和形状稍微简单点的零部件加工成形。其最终的成形温度低于STD工艺，成形后的组织晶粒均匀细小，平均晶粒度在ASTM8级。上世纪
【参考文献】：
期刊论文
[1]δ相对GH4169合金热变形行为的影响[J]. 韦家虎,董建新,喻健,姚志浩,付书红. 航空材料学报. 2012(06)
[2]Inconel718合金的加工硬化行为[J]. 边舫,苏国跃,孔凡亚,杨柯. 有色金属. 2005(01)
[3]7055铝合金高温压缩变形的流变应力[J]. 韩冰,刘文娟,袁鸽成. 广东工业大学学报. 2004(02)
[4]GH4169合金细晶成形工艺与机理及其性能研究[J]. 吕宏军,姚草根,张凯峰,贾新朝. 机械工程材料. 2003(01)
[5]考虑变形热效应的本构关系建立方法[J]. 罗子健,杨旗,姬婉华. 中国有色金属学报. 2000(06)
[6]GH169合金的相变研究[J]. 凌斌,钟炳文,杨玉荣,梁学锋,沈飚. 航空材料学报. 1994(04)
博士论文
[1]δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响[D]. 王岩.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]近等温锻工艺参数对GH4169合金晶粒度及性能影响规律研究[D]. 孙伟.西北工业大学 2007
[2]GH4698合金的高温氧化、热腐蚀及热疲劳性能的研究[D]. 胡发恩.南京航空航天大学 2006
本文编号：3251860
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