论文部分内容阅读
ЭК151合金是一种高Nb、Ti、Al含量的难变形高温合金,主要强化相为γ’-Ni3(Ti,Al),具有优异的力学性能,如抗蠕变、抗疲劳和出众的抗腐蚀抗氧化性能,被主要应用于制造俄罗斯第五代战机的发动机涡轮盘。然而由于该合金加入了大量的强化元素,其中时效沉淀强化元素之和超过10 wt.%,为变形高温合金之最,导致ЭК151合金在冶炼过程中,部分元素偏析严重,热加工性能差,开坯尤其困难。因此本文着重研究了合金的凝固行为、热变形行为、微量元素C对合金组织及凝固偏析的影响,为合金的均匀化和开坯工艺提供理论基础。主要研究结果如下:在3K151合金铸态组织中首次观察到(Nb,Ti)C、η-Ni3(Ti,Nb)、(γ+ γ’)共晶、Laves在枝晶间析出。通过金相-水淬实验,确定了这4类相凝固的先后顺序,并根据测定的各相初熔温度和元素扩散规律,设计了三段均匀化热处理制度,能够有效的消除W、Mo、Nb、Ti等元素的偏析,解决了 3K151合金铸锭“过烧”及枝晶间残留等问题。通过深入研究揭示了铸态和均匀态3K151合金的热变形行为。铸态ЭК151合金由于枝晶间存在尺寸较大的γ’强化相和(Nb,Ti)C、η-Ni3(Ti,Nb)、(γ+γ’)共晶、Laves四种微量相,导致应力集中而出现剪切带,同时位错在该区域的塞积诱导了动态再结晶发生。均匀化态合金中,γ’强化相分布均匀,尺寸十分细小,位错更多以切割或绕过的方式通过该相,而塞积于晶界和(Nb,Ti)C处,因此在这些区域容易产生应力集中,出现45°剪切带。位错在这些区域的塞积也诱导了动态再结晶的发生。研究了 C对ЭК151合金铸态组织和凝固偏析的影响。结果表明,C在凝固过程中,能够促进NbC碳化物的析出,从而减小剩余液体和γ枝晶的成分偏差,促进γ枝晶的析出。同时由于剩余液体中缺少Nb、Ti元素,η-Ni3(Ti,Nb)和Laves相的析出受到阻碍。