GH738 高溫合金簡介

GH738 合 金 ( 美 國 稱 為 Waspaloy ) 于 1952 年 在 New Hartford 第 一 次真空冶煉研制成功的高溫合金，主要裝備于美國普惠( PWA-Pratt ＆Whitney) 航空發(fā)動機公司J48 型 航空發(fā)動機渦輪葉片上，之后又被選作波音 727 和波音 747 飛機的發(fā)動機渦輪盤。該合金具有良好的強韌化匹配，在760 ℃ 以下具有高的拉伸和持久強度，在 870 ℃ 以下具有良好的抗氧化性能，廣泛裝備于航空航天、石油化工領域設備以及各種熱端部件。該合金通過固溶強化、γ'相析出( 主 要 為 Ni3 ( Al，Ti) ) 及碳化物強化等綜合作用來達到強化 的效果然而該合 金 γ' 相大約占合金總量 的 22. 6% ，γ'相是合金強化的主要來源，合金的性能主要取決于基體中 γ'相的百分含量、顆粒大小和顆粒的粗化速率等。Rehrer］等 研究了 GH738 合金的主要強化元素 Al、Ti 含量對 γ' 溶解溫度和力學性能的影響及 γ'相的溶解與晶粒長大之間的關系; 隨著Al、Ti 含 量 的 增 加，γ'的溶解溫度逐漸提高.

GH738 高溫合金的化學成分

GH738 高溫合金長期時效過程中 γ'相演變規(guī)律

1) GH738 合金經兩種標準熱處理后，在 時 效 過 程中 γ'相隨溫 度 的 升 高 和 時 間 的 延 長 而 長 大，但 溫硬度; 兩種標準熱處理制度下合金時效后的硬度隨溫度的升高大致呈下降的趨勢;

3) 時效溫度及時間對合金 γ'強化相尺寸及數量產生影響，進而影響硬度變化，而影響硬度最為本質因素為合金中強化相體積分數的差異。

GH738 高溫合金力學性能測試

(a)和(b)分別為 GH738 合金經不同熱處理后的室溫拉伸和硬度性能。由圖可知，隨著固溶溫度的升高， 合金的室溫拉伸性能和室溫硬度略呈下降趨勢，但相差不是很明顯。這主要是由于固溶溫度的改變對合金的 γ′相數量析出沒有明顯的影響，γ′相析出數量主要由時效階段決定。 因此，不同固溶溫度對合金的室溫抗拉強度和硬度無明顯影響。 γ′相是決定沉淀強化高溫合金強度的決定因數，是高溫合金強化的根本保障，無論是共格應變強化機制、切割機制，還是高溫蠕變的攀移機制，γ′相 的數量越多，強化效果越好，強度越高。 本文中的熱處理對 γ′相的總量影響不大，故拉伸性能和室溫硬度差別不是很大。 隨著固溶溫度的升高，合金的室溫拉伸強度、屈服強度和室溫硬度都有一定的下降趨勢。 γ′相尺寸在沉淀強化高溫合金中也是一重要參數。 當 γ′相數量一定時，γ′相尺寸對不同沉淀強化機制的高溫合金的強度影響有所不同。 對位錯切割機制，存在一個 γ′相的臨界尺寸，小于臨界尺寸，γ′ 相尺寸越大，強化效果越好，強度越高。 超過臨界尺寸， 則 Orowan 機制起主要作用，γ′相尺寸愈大，強化效果愈差。 對共格強化和攀移機制，γ′相尺寸愈大，強度愈高。 當合金的 γ′相數量較低時，γ′相的大小和間距對合金性能影響更大。

GH738合金固溶處理溫度對組織和性能的影響

（1）固溶溫度在小于 1 040 ℃時，合金的晶粒尺寸變化不明顯，當固溶溫度超過 1 040 ℃時，晶粒開始明顯長大，在 1 080 ℃固溶時，晶粒尺寸發(fā)生明顯長大，達到 ASTM4.5 級。

（2）隨著固溶溫度的提高，γ′相逐漸減少，新析出的 γ′相逐漸長大，并在基體中保持均勻分布。

（3）隨著固溶溫度的升高，合金的室溫抗拉強度和室溫硬度略呈下降趨勢，但相差不明顯，但合金室溫屈服強度下降較明顯，下降約 100 MPa。