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GH4720Li高強(qiáng)度耐腐蝕鎳基高溫合金（化學(xué)成分）的熱加工工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時(shí)間：2014-05-08
GH4720Li合金是一種以γ′相析出強(qiáng)化以及Mo、W、Cr、Co固溶強(qiáng)化的高強(qiáng)度、耐腐蝕的鎳基高溫合金，主要用于制作650～750℃下使用的壓氣機(jī)盤和渦輪盤。
GH4720Li合金是一種以γ′相析出強(qiáng)化以及Mo、W、Cr、Co固溶強(qiáng)化的高強(qiáng)度、耐腐蝕的鎳基高溫合金，主要用于制作650～750℃下使用的壓氣機(jī)盤和渦輪盤。它目前已成功應(yīng)用于Rolls-Royce公司的BR700、AE2100、AE3007、T406、T800發(fā)動(dòng)機(jī)以及Trent航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
GH4720Li鎳基高溫合金的化學(xué)成分（%）：
?碳C:0.019;鉻Cr:15.90;鈦Ti:5.30;鋁Al:2.50;鎢W:1.28;鋯Zr:0.049;鈷Co:14.47;鉬Mo:3.03;硼B(yǎng):0.014;鐵Fe:0.10;鎳Ni:余量。
GH4720Li合金的合金化程度相當(dāng)高，強(qiáng)化相γ′的數(shù)量更是高達(dá)40%～50%，是國(guó)際上公認(rèn)的最難變形的高溫合金之一。因此，通過合理的熱加工工藝獲得組織及性能優(yōu)良的棒材是難變形高溫合金GH4720Li研制成功的關(guān)鍵和難點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外高溫合金的熱加工開坯方法主要有三種：擠壓開坯、鍛造開坯和軋制開坯，或者兩種開坯方法的結(jié)合。國(guó)外大錠型GH4720Li合金鑄錠通常采用鍛造開坯或擠壓開坯，但擠壓開坯需要大噸位快速擠壓設(shè)備，而這種設(shè)備的應(yīng)用工藝在國(guó)內(nèi)尚不成熟。
因此，科研人員針對(duì)GH4720Li合金的快鍛開坯工藝進(jìn)行研究，在對(duì)高溫合金開坯工藝調(diào)研以及GH4720Li合金MTS熱模擬和數(shù)值模擬基礎(chǔ)上，對(duì)開坯工藝參數(shù)進(jìn)行初步確定，然后采用2000t快鍛機(jī)對(duì)Φ406mm的GH4720Li合金鑄錠進(jìn)行了開坯試制。試驗(yàn)方法及結(jié)果如下：
（1）為了確定不同溫度下鑄態(tài)GH4720Li合金的最大變形量，對(duì)其不同溫度下的拉伸性能進(jìn)行了測(cè)試。試樣取自高溫均勻化處理后Φ406mm合金鑄錠的徑向1/2R處，每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)是三個(gè)試樣拉伸結(jié)果的平均值，得到的塑性曲線圖。結(jié)果表明GH4720Li合金鑄錠的最佳開坯溫度在1080～1160℃，低于1080℃或高于1160℃分別容易引起表面或內(nèi)部開裂。
（2）MTS熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣以20℃/ｓ的速率升溫至變形溫度，保溫10min后進(jìn)行等溫壓縮，變形溫度為1000～1170℃，每隔10℃為一個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，應(yīng)變速率分別為1、0.1s-1和0.01s-1，變形量為30%、50%和70%。結(jié)果表明變形溫度1100～1150℃，變形量超過50%（真應(yīng)變＞0.7）時(shí)，可以得到最為理想的再結(jié)晶組織。
（3）通過有限元模擬，得到了開坯過程中每火次鍛造溫度以及變形量的最佳匹配關(guān)系。
（4）根據(jù)上述研究結(jié)果，對(duì)Φ406mm的GH4720Li合金鑄錠進(jìn)行了開坯試制。鑄錠經(jīng)真空感應(yīng)加真空自耗雙真空冶煉，高溫均勻化處理后，利用2000t快鍛機(jī)經(jīng)過4～6火次將鑄錠開坯鍛造成Φ130mm的棒材，車加工后直徑約Φ100mm。組織檢測(cè)表明開坯后的棒材晶粒組織均勻細(xì)小，平均晶粒度在10級(jí)左右。性能測(cè)試結(jié)果顯示，GH4720Li合金在室溫到750℃范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度以及較好的塑性，750℃以上合金強(qiáng)度以及塑性均隨溫度升高快速下降，其中塑性在850℃附近存在一個(gè)低塑性區(qū)，其中的機(jī)理需要進(jìn)一步研究。由棒材的組織及性能結(jié)果，可以看出通過實(shí)驗(yàn)獲得的開坯工藝參數(shù)合理可行。
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