GH4169 和GH4738镍基高温合金材料性能应用

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GH4738合金性能与成分介绍
GH4738合金的国外牌号为Waspaloy，是一种镍基沉淀强化型高温合金。由于其具有较高的服役温度及持久蠕变等性能，广泛应用于航空发动机和燃气轮机的涡轮盘和叶片，也是石油化工、火电核电、节能环保等多领域重大装备制造的关键材料。GH4738合金是一种典型的γ相沉淀强化型镍基高温合金，具有良好的组织稳定性和强韧性，可以代替GH4169合金作为发动机大尺寸机匣材料的优先选择。该合金中添加了4.5wt%左右的Al Ti元素，主要强化相为γ'（Ni；（Al，Ti）），该相的含量及溶解温度会随着Al Ti含量的变化而变化。而该合金的相溶解温度会影响材料的锻造工艺、锻件的热处理工艺，当工艺参数选取不当时会导致该合金组织呈现出粗晶、混晶及项链晶等缺陷，掌握该合金Al、Ti元素含量与相溶解温度之间的关联性对控制材料组织与力学性能至关重要。
 
GH4169 GH4169Plus和GH4738化学成分
GH4169 GH4169Plus和GH4738化学成分
牌号
C
Cr
Nb
Ti
Al
Co
W
Mo
Fe
Ni
GH4169
0.031
19.11
5.4
1.05
0.53
0.008
、
3.09
16.94
余
GH4169Plus
0.039
19.12
5.51
0.75
1.65
8.98
1.08
2.81
、
余
GH4738
0.02~0.08
19.21
、
2.97
1.39
14.2
、
4.42
、
余
 
 
GH4169、GH4169plus和GH4738高温合金组织稳定性
 
 
对3种合金的组织稳定性进行了对比分析，GH4169和GH4169plus合金因为晶界有δ相析出，尽管GH4169plus强化相γ的稳定性与GH4738相似，但GH4738合金的晶界相为碳化物，所以从组织稳定性角度看，GH4738zui佳的组织稳定性来自于晶界碳化物的稳定再加晶内γ强化相的稳定。GH4169plus合金稳定性居中是由于晶界有δ相的存在，而GH4169合金组织稳定性弱是因为晶界δ相和晶内γ”相的稳定性都较差造成的。但有一点需要说明，从实验结果看，同样是γ'相强化，GH4738合金中γ相的稳定性却比GH4169plus中γ‘相要稳定，这可能与两合金中γ‘相与基体的错配度有一定的差别有关。
 
GH4738合金γ相Al、Ti元素对热处理溶解规律的影响
 
1）3种合金相比，在720℃下长期时效时，GH4169plus合金的稳定性稍次于GH4738合金，但要优于GH4169合金；
2）合金的组织稳定性与晶界相和弥散强化相有关，晶界碳化物较晶界δ相稳定，γ'相较γ"相有更好的稳定性
3）同为γ′相，组织稳定性还与其和基体的错配度有关。