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(guó)從1958年逐漸研制開發(fā)，于1965年試制成功，并順利通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)晶界而激起鄰近晶體移動(dòng)，降低了過(guò)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(zhǎng)期性時(shí)效性1000h后，沒(méi)有新相進(jìn)行析出，γ相均集聚成長(zhǎng)成方形，晶界MC及叫γ相顆粒物成長(zhǎng)，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(guò)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(guó)科學(xué)研究了GH4049合金在應(yīng)力松弛全過(guò)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(zhǎng)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(guó)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(guò)很多年的應(yīng)用，運(yùn)用狀況優(yōu)良，是在我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)用的渦輪葉片原材料之一。