基本介紹
- 中文名：GH864
- 套用：廣泛套用於製造航空發動機
- 組織特徵：生產要求的提高
- 型號：U720Li、ЭП742、Эк79
歷史沿革,組織特徵,
歷史沿革
GH864合金一個很大的優點就是具有良好的強韌化匹配。我國自1973年開始研製GH864合金並進行小批量生產。1986年開始，GH864合金被北京石油設計院選用並由蘭州煉油化工機械廠作為製造1萬千瓦煙氣輪機的渦輪盤和渦輪葉片材料，近20年來，多台大功率煙機的套用考驗都得到了安全、可靠的良好使用效果。
隨著科技的進步與工業的發展，世界上又研製出許多用於煙機材料的新型難變形高溫合金，如U720Li、ЭП742、Эк79、Rene'95、Rene'88DT等。由於GH864合金的研究和發展已經相當成熟，而且其加工性能也較為優越，所以從其誕生到現在一直有著強大的生命力，目前，該合金仍廣泛套用於煙機材料。
組織特徵
標準GH864合金的化學成分如表1.1所示。由表1.1可以發現，合金的基體元素Ni含量占到50%以上，其次就是Cr，占到20%左右，Co含量不到15%，A1、Ti和Mo含量在1%以上，其他元素含量都在1%以下，含量甚微。
以上只是標準GH864合金的成分，隨著工業生產要求的提高，合金的發展非常迅速，特別是超級GH864的出現和節Co型GH864合金的出現，使合金的成分也發生了很大的變化。而且根據使用條件和冶煉工藝的不同，合金的成分也會有一定的變動
表1.1 標準GH864合金的化學成分(wt%)
元素 | 含量 | 元素 | 含量 | 元素 | 含量 |
C | 0.02-0.08 | Mn | ≤0.01 | Si | ≤0.15 |
P | ≤0.015 | S | ≤0.015 | Cr | 18.00-21.00 |
Co | 12.00-15.00 | Mo | 3.50-5.00 | Ti | 2.75-3.25 |
Al | 1.20-1.60 | B | 0.003-0.010 | Zr | 0.02-0.12 |
Fe | ≤2.00 | Cu | ≤0.10 | Ni | 基體 |
組織特徵和組成相
GH864合金是一種以析出第二相為強化機理的高溫合金，對該合金析出相的研究十分重要。究竟GH864合金中有哪些析出相；不同合金元素對這些析出相有什麼影響；起主要強化作用的是哪個析出相，等等這些問題都是我們所關心的問題。
圖冊【GH864組織圖】圖1為GH864合金經過熱處理後(1020°C ′4h 空冷+ 845°C′24h 空冷+760°C′16h 空冷)的顯微組織形貌。從圖中可以看出γ￠相呈球狀均勻地分布於基體中，具有兩種不同的顆粒尺寸；M23C6含量較小，斷續地分布於合金的晶界位置。能譜分析表明合金中尺寸較大的碳化物主要為MC(TiC)，分布於合金的基體和晶界處，如圖冊【GH864組織圖】圖2所示。小且不連續的晶界碳化物會阻止晶界滑移而極大增強韌性和蠕變抗力，改善高溫持久強度；而粗大成膜狀的碳化物會降低合金的韌性。
γ相
γ相是面心立方有序結構相，A1原子位於角上，Ni原子位於面心，其點陣常數通常在0.356~0.361nm範圍。γ相的成分是很複雜的，除碳和硼以外，其他元素在該相中都有一定的溶解度，尤其是Al、Ti、Zr等γ形成元素在該相中的溶解度更大。由於Ni原子具有較低的電子空位濃度，所以它具有不可壓縮性。因此Ni原子與A1原子形成的γ相的點陣常數與基體的點陣常數非常接近，有利於γ相的共格析出。面心立方g￠相晶體結構和晶格常數與γ相的相容性允許具有低表面能和長期穩定的以均勻化方式形成的g￠相的存在。γ的溶解溫度隨著合金中γ含量的增加而增加，也隨著其中W、Mo、Co等元素含量的增加而增加，標準GH864合金中γ的溶解溫度一般在980oC附近。g￠相的溶解與析出規律在高溫合金的研製、生產和使用全過程都能夠起到重要的作用。晶粒開始長大的溫度和g￠開始溶解溫度是相同的，隨著g￠的不斷溶解，合金的晶粒能夠不斷長大，因此，通過控制合金中Al+Ti含量來控制g￠的溶解溫度和含量，進而控制合金的晶粒尺寸是GH864合金研究與生產中常用的措施。為了獲得更高的高溫持久強度，我們希望得到更高的g￠體積分數的合金，希望γ中的難溶元素含量更高、熱穩定性更好，也希望合金的初熔溫度更高，從而可選用更高的固溶熱處理溫度獲得最大量的細g￠。雖然g￠和g在晶體結構和點陣常數上極為接近，但其化學成分相差明顯，γ相比g相更抗氧化。
