不同热处理工艺对K4169 高温合金组织和力学性能的影响
2021-08-18李妍佳何金珊胡聘聘王西涛肖程波
李妍佳 ,柳 瑞 ,何金珊*,胡聘聘*,汤 鑫,王西涛,3,肖程波
(1.中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室,北京 100095;2.北京科技大学 钢铁共性技术协同创新中心,北京材料基因工程高精尖创新中心,北京 100083;3.齐鲁工业大学(山东省科学院)新材料研究所,山东省轻质高强金属材料省级重点实验室,济南 250014)
K4169 高温合金在–253~700 ℃的温度范围内具有较高的强度和塑性[1],铸造和焊接工艺性能优良,广泛应用于航空发动机机匣、轴承座等结构件的研制和生产[2]。K4169 合金凝固温度范围宽、Nb 元素偏析严重,易产生Laves 相、针状δ 相等有害相[3],严重恶化铸件的力学性能。为改善凝固组织并提高材料力学性能,一般采用标准热处理(standard heat treatment,SHT)改善材料组织及性能。其中,包含均匀化(homogenization)+固溶(solution)+时效(aging)处理三个步骤[4]。另外,机匣等构件形状复杂,精密铸造过程易产生疏松、显微孔洞等冶金缺陷[5]。为消除冶金缺陷,热等静压(hot isotropic pressing,HIP)广泛应用于铸造K4169高温合金[6-7]。
为改进K4169 合金组织和力学性能,国内外围绕该合金的热处理制度优化开展了一系列工作。李爱兰等[8]和王恺等[9]研究不同温度的热等静压工艺,发现HIP 有效消除了K4169 合金中的显微疏松和Laves 相,使碳化物大量溶解,组织均匀化程度提高。李相辉等[10-11]在未进行HIP 的前提下,先将均匀化温度提高到1160 ℃,发现K4169 合金枝晶间到枝晶干的Nb 偏析显著减轻,偏析系数降至1.1[10]。而后进行无均匀化热处理,直接将固溶处理温度提高到1150 ℃,发现合金中的Nb 元素偏析同样得到改善,析出的γ″相增多,性能显著提高[11]。……
