長期時效對GH4169合金組織演化及疲勞裂紋擴展行為的影響.pdf

1、時效沉淀強化型高溫合金GH4169系國內(nèi)航空工業(yè)新型發(fā)動機最重要的材料之一，主要用于制造渦輪盤等關(guān)鍵部件。該合金在650℃以下具有良好的強度，塑性及抗疲勞裂紋擴展等綜合性能。航空發(fā)動機渦輪盤需在高溫下長期服役并且受循環(huán)載荷作用，服役過程中組織發(fā)生演化必然造成疲勞裂紋擴展抗力的變化，已有研究主要側(cè)重外在環(huán)境和加載條件對疲勞裂紋擴展的影響，對于長期服役過程中組織演化的內(nèi)在因素的研究較為缺乏，針對這一問題，本文系統(tǒng)研究了GH4169合金在長期

2、時效過程中組織的演化行為及其對疲勞裂紋擴展速率的影響，揭示合金中組織演變對疲勞裂紋擴展速率的影響機制，從而為GH4169渦輪盤長期服役過程中的組織穩(wěn)定性與疲勞壽命評估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與理論指導(dǎo)。
　　研究發(fā)現(xiàn)，GH4169合金在650℃下長期時效，顯微組織總體未發(fā)生明顯變化。γ'相與γ"相的尺寸隨時效時間的延長有所增加，兩者的總體積分數(shù)基本保持不變。δ相的形貌為顆粒狀或短棒狀，主要在晶界與孿晶界析出，一部分在晶內(nèi)彌散析出，隨時效時間延

3、長，數(shù)量稍有增加，尺寸基本不變。
　　對長期時效處理后的試樣進行疲勞裂紋擴展試驗，并對斷口進行了觀察。結(jié)果表明，GH4169合金經(jīng)650℃時效后，疲勞裂紋擴展速率隨時效時間延長略有增加，在Paris區(qū)增加不明顯，在近門檻區(qū)與快速擴展區(qū)增加較明顯;經(jīng)750℃時效后，疲勞裂紋擴展速率隨時效時間延長明顯增加，疲勞門檻值有降低的趨勢。其主要原因是γ"相，γ'相的粗化，以及750℃時效后，大量γ"相向長針狀δ相轉(zhuǎn)化，降低了合金的強度，削弱了