熱等靜壓Inconel625合金組織與性能研究.pdf

1、Inconel625是一種典型的鎳基高溫合金,廣泛應(yīng)用于航空航天和化工等行業(yè)。Inconel625合金傳統(tǒng)鑄造和鍛造工藝分別存在宏觀成分偏析和材料利用率低的缺點(diǎn),而采用粉末熱等靜壓(HotIsostaticPressing,HIP),既可獲得鍛件的優(yōu)異性能,又能節(jié)省材料,此外還可整體近凈成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。因此,粉末熱等靜壓近凈成形在制造高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤等關(guān)鍵零部件有著明顯的優(yōu)勢(shì)。然而,Inconel625合金粉末熱等靜壓時(shí)容易

2、形成原始顆粒邊界(PriorParticleBoundary,PPB),對(duì)性能造成不利影響,采用合理的固溶處理可以有效消除。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)Inconel625合金熱等靜壓及其固溶處理工藝等相關(guān)研究較少,對(duì)該合金的組織與性能也尚無深入的研究。
　　為此,設(shè)計(jì)了五組不同溫度和不同壓力工藝對(duì)Inconel625合金粉末進(jìn)行熱等靜壓成形,并對(duì)最佳工藝成形合金的組織與性能進(jìn)行表征和分析。此外,設(shè)計(jì)了多組不同加熱溫度和不同保溫時(shí)間工藝對(duì)熱等靜

3、壓Inconel625合金進(jìn)行固溶處理,并對(duì)其組織與性能進(jìn)行表征、對(duì)比和分析。
　　結(jié)果表明:(1)在熱等靜壓過程中,隨著溫度和壓力的升高,Inconel625合金粉末逐漸實(shí)現(xiàn)致密化成形。熱等靜壓工藝參數(shù)為1050℃/120MPa/3h時(shí),為最佳工藝,可獲得全致密零件,基體組織為γ相奧氏體,尺寸與粉末顆粒相當(dāng)。(2)采用最佳工藝熱等靜壓近凈成形的Inconel625合金組織均勻,無明顯成分偏析,然而存在大量由鏈狀碳化物組成的PPB

4、。合金在室溫下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到了499.12MPa和983.38MPa,延伸率為26.29％;而在650℃高溫下的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到了356.00MPa和761.51MPa,延伸率為27.43%。合金的強(qiáng)度達(dá)到或優(yōu)于ASTM和《中國(guó)航空材料手冊(cè)》中鍛件的性能水平;然而,由于PPB的存在,其室溫和高溫塑性均較差。(3)合理的固溶處理可以有效消除合金中的PPB,改善其微觀組織與綜合力學(xué)性能。隨著固溶處理溫度的升高,碳化物

5、溶解更充分,硬度和強(qiáng)度沒有明顯下降,而塑性顯著提高;1100℃時(shí)延伸率最大為32.8%,塑性最優(yōu);但固溶處理溫度過高時(shí)(如1200℃),由于部分碳化物長(zhǎng)大,且存在過燒組織,導(dǎo)致硬度、強(qiáng)度和塑性均發(fā)生劇烈下降。隨著固溶保溫時(shí)間的延長(zhǎng),碳化物逐漸溶解,PPB逐漸消失,塑性越來越好;30min時(shí)綜合性能最好,但保溫時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)(如40~50min),由于部分碳化物發(fā)生聚集和轉(zhuǎn)變,強(qiáng)度明顯下降。最優(yōu)固溶處理工藝參數(shù)為1100℃/30min/水冷,