全新GH4049沉淀硬化高溫合金精華

GH4049是一種難變形的沉淀強(qiáng)化鎳基變形高溫合金，與俄羅斯的3K929合金成分相仿。在我國從1958年逐漸研制開發(fā)，于1965年試制成功，并順利通過試運(yùn)行和首飛考評(píng)。

GH4049合金的成分特性:用較多的難溶化學(xué)元素開展固溶加強(qiáng)，固溶強(qiáng)化元素W+Mo之和達(dá)9.5%-11.5%,除此之外也有較多Cr和Co,其和達(dá)23.5%-27.0%,因此固溶強(qiáng)化水準(zhǔn)很高；還用較多的Al+Ti,其和達(dá)5.1%~7.3%,可以產(chǎn)生較多γ'相開展沉積加強(qiáng)。

GH4049合金的成分與俄羅斯3K929合金對(duì)比,GH4049合金中Cr、Co、W、Mo、Al、Ti和V的范疇變小了，成分把控更嚴(yán)苛，進(jìn)而可以提升力學(xué)性能并保證爐號(hào)中間力學(xué)性能水準(zhǔn)更為接近，浮動(dòng)小。

基本上加強(qiáng)元素對(duì)GH4049合金組織和特性直接影響的科學(xué)研究結(jié)果表明⑸，C和B含量盡管非常少，但對(duì)合金物理性能直接影響非常大。

當(dāng)C和B含量過低時(shí)（C≤0.01%,B≤0.01%），合金的持久強(qiáng)度、拉伸可塑性和疲勞性均很差。這主要是因?yàn)榫Ы鐝?qiáng)化不足造成的。當(dāng)B和C的含量過高的，合金進(jìn)行析出太多的MC滲碳體和M3B2硼化物，他們以參雜物方式沿冷軋方位遍布,造成帶條狀機(jī)構(gòu),情況嚴(yán)重使合金損毀。

為了得到較好的組織和特性，c含量應(yīng)控制在0.023%~0.03%。W、Mo、Al和Ti對(duì)合金力學(xué)性能有顯著直接影響，研究表明，這種元素把控在中限可以取得最好持續(xù)性能和高溫可塑性。為了能進(jìn)一步改進(jìn)GH4049合金的熱加工工藝可塑性,向合金中添加適量的Mg是合理的。GH4049高溫合金光亮棒

GH4049(GH49)高溫合金化學(xué)成分：

C≤ 0.10

Si≤ 0.50

Mn≤ 0.50

P≤ 0.010

S≤ 0.010

Cr≥ 9.50-11.0

Ni≥ 余量

Mo≥ 4.50-5.50

Al≤ 3.70-4.40

Ti≤ 1.40-1.90

Fe≤ 1.50

B≤ 0.015

Ce≤ 0.020

文獻(xiàn)研究表明，GH4049合金中添加少量Mg(0.004%)，可使熱加工工藝溫度范疇內(nèi)拉伸可塑性提升接近25%,沖擊韌性提升40%-60%,而抗壓強(qiáng)度不受影響。金相和TEM觀察表明，加Mg合金晶界厚度擴(kuò)寬,晶界上存有位錯(cuò)列，并表明晶內(nèi)點(diǎn)陣式位錯(cuò)越過厚晶界再次向另一鄰近晶體運(yùn)動(dòng)的狀況。表明帶有厚晶界的GH4049合金可塑性好，變形滑移非常容易越過晶界而激起鄰近晶體移動(dòng)，降低了過早地沿晶界破裂的概率。

這也是因?yàn)?/span>Mg原子偏聚于晶界，使晶界薄厚提升，晶界位錯(cuò)的可動(dòng)性提升,降低了位錯(cuò)塞積的很有可能，進(jìn)而使晶內(nèi)進(jìn)一步變形，改進(jìn)熱加工工藝特性。

GH4049合金組織構(gòu)造:合金經(jīng)規(guī)范熱處理工藝后，在γ基材上面有γ'、MsC、MC及小量M23C6和M3B2相。γ相的含量達(dá)40%上下，有尺寸二種形狀，大寸相呈方形，約300nm~350nm；小相呈球形，約60nm~100nm。M6C相呈細(xì)微鏈狀遍布于晶界,兩側(cè)由γ塑料薄膜包圍著著。MC和M3B2相是初生相，沿變形方位遍布。

合金在850℃長期性時(shí)效性1000h后，沒有新相進(jìn)行析出，γ相均集聚成長成方形，晶界MC及叫γ相顆粒物成長，總數(shù)增加，針狀M6C相增多⑵。γ相溶解溫度為1120Y,進(jìn)行析出溫度為1100℃,析出峰值為850℃~900℃：；M6C相溶解溫度為1140℃，較大進(jìn)行析出溫度為950℃~1050℃M3B2相溶解溫度在1200℃以上。

GH4049合金的熱處理工藝制度為1200℃x2h/空冷+1050℃x4h/空冷+850℃x8h/空冷，是一種三級(jí)熱處理工藝制度。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，有些人把GH4049合金1050℃的正中間解決稱之為二次固溶或二次淬火，這類觀點(diǎn)有點(diǎn)兒不穩(wěn)妥。由于1050℃的溫度在γ沉積相溶解溫度1120℃下列，假定固溶解決抑止γ相進(jìn)行析出，使合金變成飽和固溶體，那麼在1050℃解決，則會(huì)出現(xiàn)較多規(guī)格比較大的γ相進(jìn)行析出。

一般把中間處理溫度高過相溶解溫度的稱之為二次固溶或二次熱加工工藝，小于γ相溶解溫度的稱之為高溫時(shí)效性或一次時(shí)效,因此,GH4049合金的中間解決只有稱之為一次時(shí)效性或高溫時(shí)效性。

中國科學(xué)研究了GH4049合金在應(yīng)力松弛全過程中彎折晶界的功效。釆用等溫彎晶熱處理工藝得到彎晶機(jī)構(gòu)，熱處理工藝制度為1200℃x3h/空冷到1070℃+850℃,8h空冷。熱處理工藝后產(chǎn)生彎折晶界，可提升合金的強(qiáng)度和可塑性，使葉片具備更高一些的全面性能水準(zhǔn)。

GH4049合金的合金化水平很高，合金元素的總產(chǎn)量達(dá)42%,A1+Ti之和達(dá)5.7%,?/相總數(shù)約40%,其加強(qiáng)水平貼近變形和鑄造合金的邊緣。因而優(yōu)良的高溫抗壓強(qiáng)度是GH4049物理性能的最大的特性。與合金化程度相仿的NimoniclOO和Inconel700對(duì)比,長久抗壓強(qiáng)度還需要好很多。

GH4049合金通常以Φ20mm-Φ50mm的熱扎棒料供貨，在中國三種渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以及改型上各自制作I級(jí)和II級(jí)渦輪增壓轉(zhuǎn)子葉片。通過很多年的應(yīng)用，運(yùn)用狀況優(yōu)良，是在我國現(xiàn)階段應(yīng)用的渦輪葉片原材料之一。