固溶温度对高温合金GH3600微观组织与硬度的影响
发布时间：2021-06-27 09:09
采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪与硬度计等研究了固溶处理温度对镍基高温合金GH3600微观组织与硬度的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中的第二相逐渐溶解,基体相的晶粒尺寸快速长大,合金的硬度值呈下降趋势。固溶温度为1010℃时,合金获得均匀的晶粒组织,并形成孪晶结构,硬度值达到152. 6 HV10。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同固溶温度下GH3600合金的显微组织
图2所示为不同温度固溶处理的GH3600合金晶粒尺寸变化规律。随着固溶温度的增加，GH3600合金的晶粒逐渐长大，但在不同阶段其生长速度有所变化。在900～930℃范围内，合金相变的驱动力较低，再结晶形成的晶粒尺寸较小，晶粒生长缓慢。GH3600合金一般由基体γ相、沉淀析出的γ″(Ni3Nb)相、γ"(Ni3(Al,Ti))相以及碳氮化合物、硼化物、Laves相等多种成分组成。在低温固溶处理时，第二相原子的活动能力较弱，仍滞留于固溶处理前合金的原始晶粒边界位置，对晶界迁移扩散形成显著阻碍，因此固溶处理过程晶粒尺寸增长缓慢[8]。当固溶温度升高至960℃时，晶粒快速生长，可归因于GH3600合金的各种原子突破能量束缚而发生的显著扩散，颗粒状析出物逐渐溶解于基体γ相中，新晶粒的晶界迁移可以自由进行，因而晶粒尺寸快速增加。由于镍基高温合金的层错能较低，固溶处理过程新相形核产生大量层错，导致固溶合金的组织中形成孪晶[9]。在1010℃固溶处理时，相变驱动力较大，合金相变过程充分进行，并生成大量新相晶核，此时合金的形核速率高于晶核长大的速率，最终获得尺寸较均匀的晶粒组织。当固溶温度增至1060℃时，原始合金组织中的碳化物几乎完全溶解于基体相中，晶界迁移速度较高，第二相对晶粒生长的阻碍作用减弱，最终导致合金的晶粒组织粗化。2.2 固溶温度对第二相的影响
如图3所示，经过不同温度条件的固溶处理，GH3600合金原始组织中的析出物等相发生不同程度的溶解。通常，原始合金的晶界或孪晶界位置存在较多的第二相析出物，经过快速升温至900℃固溶处理后，合金中的析出相仍大量残留在原始晶界或孪晶界位置。固溶处理过程中新相的生长受第二相颗粒的限制，导致部分晶粒的生长行为在残留第二相的位置停止迁移，形成如图3(a)箭头所示的组织形貌。随着固溶温度的升高，残留的第二相逐渐溶解于基体相中，原始组织中的界面变得不连续，如图3(b)箭头所示。在960℃固溶时，原始晶界或孪晶界完全消失，此时在再结晶晶粒内部仍残留有第二相颗粒物，固溶处理尚未完成。在固溶处理过程中GH3600合金发生相变，同时碳化物等第二相颗粒逐渐溶解。图4所示为固溶合金组织的SEM形貌，900℃时合金中的第二相颗粒呈现出如图4(a)中箭头所示的线条状，960℃固溶处理后第二相颗粒分散于基体相中。表2所列了不同温度条件下固溶合金的EDS成分分析结果，可见随着固溶温度的升高，析出相的Cr含量逐渐下降，而基体中Cr含量不断增加，表明第二相颗粒不断发生溶解。与960～1010℃固溶温度范围相比，温度低于960℃时第二相的溶解速度较慢，合金元素含量变化幅度较低，这与上文分析的合金晶粒生长规律相一致。经过1010℃固溶处理后GH3600合金中第二相颗粒的数量有所增加，且成分变化幅度较大，表明此时合金元素固溶程度较大，基体相中溶解的过饱和元素造成合金产生新的固态相变。由图4(c)可知，颗粒状析出物尺寸为0.5～1μm，均匀分布于基体相中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶温度对含铪高钨K416B镍基高温合金组织的影响[J]. 侯桂臣,苏海军,谢君,荀淑玲,于金江,孙晓峰,周亦胄. 航空材料学报. 2019(03)
[2]固溶温度对GH5605高温合金组织和力学性能的影响[J]. 米大为. 金属热处理. 2018(12)
[3]固溶处理温度对GH3625合金热挤压管材微观组织和力学性能的影响[J]. 丁雨田,马元俊,豆正义,刘建军,高钰璧,孟斌. 材料导报. 2018(08)
[4]固溶对GH4169合金晶粒尺寸与力学性能的影响[J]. 王蓬书,李琴敏,韦贤毅,梁宇. 热加工工艺. 2018(04)
[5]固溶温度对GH2787合金组织性能的影响[J]. 徐玲,国振兴,张冬梅,孙长青,朱爽,王炳达,李玉秀,崔传勇. 材料研究学报. 2017(07)
[6]Inconel718高温合金中析出相演变研究进展[J]. 刘永长,郭倩颖,李冲,梅云鹏,周晓胜,黄远,李会军. 金属学报. 2016(10)
[7]固溶热处理对GH3535合金组织和性能的影响[J]. 张文竹,许周烽,蒋力. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[8]Inconel600合金元素偏聚及对组织影响的研究[J]. 张胜全,王玉慧. 热加工工艺. 2015(12)
[9]镍基合金的析出相及强化机制[J]. 郭岩,周荣灿,侯淑芳,张红军,林琳. 金属热处理. 2011(07)
[10]形变及热处理对690合金晶界特征分布的影响[J]. 夏爽,周邦新,陈文觉. 稀有金属材料与工程. 2008(06)
本文编号：3252561
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同固溶温度下GH3600合金的显微组织
图2所示为不同温度固溶处理的GH3600合金晶粒尺寸变化规律。随着固溶温度的增加，GH3600合金的晶粒逐渐长大，但在不同阶段其生长速度有所变化。在900～930℃范围内，合金相变的驱动力较低，再结晶形成的晶粒尺寸较小，晶粒生长缓慢。GH3600合金一般由基体γ相、沉淀析出的γ″(Ni3Nb)相、γ"(Ni3(Al,Ti))相以及碳氮化合物、硼化物、Laves相等多种成分组成。在低温固溶处理时，第二相原子的活动能力较弱，仍滞留于固溶处理前合金的原始晶粒边界位置，对晶界迁移扩散形成显著阻碍，因此固溶处理过程晶粒尺寸增长缓慢[8]。当固溶温度升高至960℃时，晶粒快速生长，可归因于GH3600合金的各种原子突破能量束缚而发生的显著扩散，颗粒状析出物逐渐溶解于基体γ相中，新晶粒的晶界迁移可以自由进行，因而晶粒尺寸快速增加。由于镍基高温合金的层错能较低，固溶处理过程新相形核产生大量层错，导致固溶合金的组织中形成孪晶[9]。在1010℃固溶处理时，相变驱动力较大，合金相变过程充分进行，并生成大量新相晶核，此时合金的形核速率高于晶核长大的速率，最终获得尺寸较均匀的晶粒组织。当固溶温度增至1060℃时，原始合金组织中的碳化物几乎完全溶解于基体相中，晶界迁移速度较高，第二相对晶粒生长的阻碍作用减弱，最终导致合金的晶粒组织粗化。2.2 固溶温度对第二相的影响
如图3所示，经过不同温度条件的固溶处理，GH3600合金原始组织中的析出物等相发生不同程度的溶解。通常，原始合金的晶界或孪晶界位置存在较多的第二相析出物，经过快速升温至900℃固溶处理后，合金中的析出相仍大量残留在原始晶界或孪晶界位置。固溶处理过程中新相的生长受第二相颗粒的限制，导致部分晶粒的生长行为在残留第二相的位置停止迁移，形成如图3(a)箭头所示的组织形貌。随着固溶温度的升高，残留的第二相逐渐溶解于基体相中，原始组织中的界面变得不连续，如图3(b)箭头所示。在960℃固溶时，原始晶界或孪晶界完全消失，此时在再结晶晶粒内部仍残留有第二相颗粒物，固溶处理尚未完成。在固溶处理过程中GH3600合金发生相变，同时碳化物等第二相颗粒逐渐溶解。图4所示为固溶合金组织的SEM形貌，900℃时合金中的第二相颗粒呈现出如图4(a)中箭头所示的线条状，960℃固溶处理后第二相颗粒分散于基体相中。表2所列了不同温度条件下固溶合金的EDS成分分析结果，可见随着固溶温度的升高，析出相的Cr含量逐渐下降，而基体中Cr含量不断增加，表明第二相颗粒不断发生溶解。与960～1010℃固溶温度范围相比，温度低于960℃时第二相的溶解速度较慢，合金元素含量变化幅度较低，这与上文分析的合金晶粒生长规律相一致。经过1010℃固溶处理后GH3600合金中第二相颗粒的数量有所增加，且成分变化幅度较大，表明此时合金元素固溶程度较大，基体相中溶解的过饱和元素造成合金产生新的固态相变。由图4(c)可知，颗粒状析出物尺寸为0.5～1μm，均匀分布于基体相中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固溶温度对含铪高钨K416B镍基高温合金组织的影响[J]. 侯桂臣,苏海军,谢君,荀淑玲,于金江,孙晓峰,周亦胄. 航空材料学报. 2019(03)
[2]固溶温度对GH5605高温合金组织和力学性能的影响[J]. 米大为. 金属热处理. 2018(12)
[3]固溶处理温度对GH3625合金热挤压管材微观组织和力学性能的影响[J]. 丁雨田,马元俊,豆正义,刘建军,高钰璧,孟斌. 材料导报. 2018(08)
[4]固溶对GH4169合金晶粒尺寸与力学性能的影响[J]. 王蓬书,李琴敏,韦贤毅,梁宇. 热加工工艺. 2018(04)
[5]固溶温度对GH2787合金组织性能的影响[J]. 徐玲,国振兴,张冬梅,孙长青,朱爽,王炳达,李玉秀,崔传勇. 材料研究学报. 2017(07)
[6]Inconel718高温合金中析出相演变研究进展[J]. 刘永长,郭倩颖,李冲,梅云鹏,周晓胜,黄远,李会军. 金属学报. 2016(10)
[7]固溶热处理对GH3535合金组织和性能的影响[J]. 张文竹,许周烽,蒋力. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[8]Inconel600合金元素偏聚及对组织影响的研究[J]. 张胜全,王玉慧. 热加工工艺. 2015(12)
[9]镍基合金的析出相及强化机制[J]. 郭岩,周荣灿,侯淑芳,张红军,林琳. 金属热处理. 2011(07)
[10]形变及热处理对690合金晶界特征分布的影响[J]. 夏爽,周邦新,陈文觉. 稀有金属材料与工程. 2008(06)
本文编号：3252561
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