GH1131铁基高温合金固溶处理 性能 无磁性
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一、GH1131铁基高温合金概述：
GH1131是钨、钼、铌、氮等元素复合固溶强化的高性能铁基高温合金 。Ni含量为25%至30% 。它是一种镍含量低、热强度高、工艺性能良好的高温合金 。该合金已用于制造火箭发动机的高温部件 ， 如燃烧室挡板、涡轮进气道、燃气发生器会聚段、锥形导向件、涡轮弯头和蓝板等零件； 在航空发动机中 ， 已用于制造在700℃～750℃下长期工作的加力筒体、隔热罩、稳定器和调节片 。1、化学成分
2、GH1131(GH131) 物理及化学性能
二、研究固溶处理对显微组织和力学性能的影响
1、实验方法
采用退火GH1131合金 ， 在1100 ~ 1170℃范围内进行热处理工艺研究 ， 试样尺寸为10 mm×20 mm×200 mm ， 实验方法如表2 ， 分别测试一次、二次和三次 ， 充气压力为2 BAR 。 热处理后 ， 观察试样的微观组织 ， 测试其室温和高温(900C)力学性能 。
【GH1131铁基高温合金固溶处理 性能 无磁性】
2、固溶处理实验分析
2.1 显微组织
图1显示了GH1131高温合金不同固溶工艺试验后的显微组织 。 可以看出 ， 经过一次真空固溶处理的合金 ， 组织晶界清晰 ， 晶粒均匀完整 ， 且呈等轴状晶粒尺寸为30 ~ 100微米 ， 固溶态组织基本为奥氏体晶粒+颗粒状碳化物 ， 并伴有少量孪晶 ， 且随着固溶温度升高 ， 通过堆垛层错生长而形成的孪晶数量增多 ， 晶粒有增大的趋势 。
GH1131高温合金两次真空固溶后的显微组织如图1（d~f）所示 ， 孪晶数较第一次固溶明显增加 ， 晶粒长大 ， 碳化物颗粒聚集在晶界附近长大 ; 当二次固溶在较高温度下进行时 ， 碳化物颗粒显着生长 ， 如图1（f）所示 。从前面的结果来看 ， GH1131合金在900℃开始再结晶 ， 在1040℃完成再结晶； M6C在970 ℃达到沉淀峰 ， 随着溶液温度的升高略有下降 。当固溶温度超过1100℃时 ， M6C相逐渐溶解 ， 固溶温度超过1150℃ ， 只剩下初生碳化物NbC和不规则块状Z相 。GH1131高温合金经3次真空固溶后的显微组织如图1(g~i)所示 。最大晶粒尺寸增加到120μm ， 一些孪晶也长大了 。随着固溶体数量的增加 ， 孪晶增多 ， 粒状碳化物趋于聚集 。第一次固溶后晶粒度为6-8 ， 二次、三次真空固溶后晶粒度稍长 。大势所趋 ， 但晶粒度维持在6～8级 ， 并无异常增加 。
2.2 力学性能
GH1131高温合金经过多次真空固溶处理后的室温力学性能和高温力学性能见表3 。 经过一次真空固溶处理后 ， 随着固溶温度的升高 ， 室温拉伸强度略有降低 ， 塑性下降 得到改善； 1100 ℃真空解体后高温强度稍低为182MPa ， 1130℃高温强度为190MPa ， 伸长率为79.6%～82.1% 。随着固溶温度的升高 ， 合金的晶粒不断长大 。原因是NbC在晶界上形成了连续的薄膜 ， 这使得NbC脆性薄膜的晶界非常有利于高温下微裂纹的萌生和快速扩展 。经过两次真空固溶处理后 ， 室温下的抗拉强度下降 。在807-810 MPa范围内 ， 随着固溶温度的升高 ， 高温抗拉强度增加 ， 但塑性没有下降 。3次真空固溶处理后 ， 室温抗拉强度略有下降 ， 最低为783 MPa ， 伸长率为42.5%； 高温抗拉强度继续提高 ， 达到200 MPa ， 伸长率保持在70.5%～76.4% 。综合比较 ， 经过N3-1（1100℃ 1130℃ 1170℃）真空固溶处理后 ， GH1131合金的高温性能更好 。
3 结论
1）GH1131高温合金经真空热处理后表面质量好 ， 呈银白色金属光泽 ， 无氧化 。热处理后可减少酸洗和磨削工序 ， 替代传统的空气热处理具有明显优势 。
2）随着真空固溶次数的增加 ， GH1131高温合金的晶粒尺寸有轻微增大的趋势 ， 孪晶增多 。经过反复真空固溶 ， 晶粒度维持在6-8级 。
3）经过3次真空固溶处理 ， GH1131高温合金的室温抗拉强度超过783 MPa ， 高温抗拉强度超过194 MPa 。经1100℃、1130℃、1170℃3次真空固溶处理（分别处理20 min） ， 室温抗拉强度为794 MPa ， 900℃高温抗拉强度达到200 MPa 。
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