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脉冲电流固溶处理对镍基高温合金组织与性能的影响

2021-11-29杨雨秋郭广思郭敬东刘纪德崔传勇杜晓明

沈阳理工大学学报 2021年5期
关键词:实验

杨雨秋,郭广思,郭敬东,刘纪德,崔传勇,杜晓明

(1.沈阳理工大学 材料科学与工程学院,沈阳 110159;2.中国科学院金属研究所,沈阳110016)

高温合金作为航空发动机的核心材料,要在600℃以上高温环境下承受较大的复杂应力,需具有良好的耐热性能和组织稳定性、较高的比强度和优异的抗疲劳、抗蠕变等综合机械性能。高温合金中应用最为广泛的是镍基高温合金,其使用量约占80%[1-2],镍基高温合金以高合金化的镍基奥氏体为基体,加入 Al、Ti、Nb等元素,形成大量与基体具有共格关系且稳定的金属间化合物γ′相Ni3(Al,Ti)[3-4]。

固溶热处理是高温合金热处理的关键工艺,其目的是溶解合金中形貌复杂、尺寸不均、杂乱分布的碳化物和γ′相,并在冷却过程中重新析出均匀细小的γ′相和碳化物,同时控制晶粒尺寸[5]。传统的固溶热处理温度高、耗时长,在热处理过程中,大尺寸强化相的溶解往往伴随着晶粒尺寸过分长大的问题,难以保证晶界强化的同时达到最佳的沉淀强化效果。

脉冲电流技术作为一种新兴的技术,近年来被广泛应用于金属材料的制备及性能的改善。张新房等[6]研究了脉冲电流对钢中夹杂物的去除,发现脉冲电流不仅可以去除夹杂物也可以改善材料中气泡的形态。XU X F等[7]采用脉冲电流技术处理热轧铝合金,实验结果表明电脉冲通过快速再结晶降低材料熔化温度和快速冷却阻碍夹杂物颗粒长大,得到均匀的细化夹杂物颗粒,增强了材料性能。JIANG Y B等[8]通过对比传统热处理与脉冲电流处理老化Mg-9Al-Zn合金中β相的溶解温度和溶解速率,发现脉冲电流能够在较低的温度条件下实现β相的快速溶解。……

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