Inconel 718合金是一種沉淀強化型鎳基高溫合金,由于其在-252～650 0C之間具有優(yōu)異的綜合性能而廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。但在650 ℃以上或長期使用時,主要強化相γ"相會聚集粗化并向穩(wěn)定的δ相轉(zhuǎn)變,使材料的強度和性能迅速下降,影響組織的穩(wěn)定性。由Inconel 718合金制成的零部件在工作中常受到溫度梯度變化的影響,同時在高溫下合金表面會發(fā)生氧化使合金的性能降低,影響合金使用的安全可靠性。因此,開展不同熱處理方案對Inconel 718合金組織和力學(xué)性能的影響研究,將為該合金重要零部件的安全使用提供數(shù)據(jù)參考和理論依據(jù)。本文根據(jù)Inconel 718合金的TTT曲線,在720～1040 ℃范圍內(nèi)設(shè)計了四種熱處理工藝:①720 ℃×8h,爐冷+620 ℃×8h,空冷的直接時效;②960 ℃固溶1h,空冷+直接時效;③960 ℃固溶2 h,空冷+直接時效;④1040 ℃固溶1h,空冷+直接時效。再將直接時效合金在680 ℃分別時效20～100 h;同時直接時效和960 ℃固溶1/2 h+直接時效這三種合金在960 ℃和室溫之間熱震40次。對不同實驗方案熱處理后的試樣采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)等測試手段分析了合金的組織、成分和物相變化的規(guī)律。利用硬度計和拉伸試驗機等研究了不同熱處理對合金力學(xué)性能的影響。通過以上實驗研究,得出了以下結(jié)論:(1)Inconel 718合金經(jīng)四種不同熱處理后發(fā)現(xiàn):在960 ℃以下固溶處理時,合金晶粒長大不明顯。在1040 ℃固溶1h+雙時效后,由于δ相完全溶入基體中導(dǎo)致晶粒粗化,合金力學(xué)性能顯著降低。直接時效后合金獲得的強度和硬度值最高;經(jīng)960℃,保溫2 h的HST熱處理后,合金的晶內(nèi)強度和晶界強度達到良好的匹配,使合金的塑性提高。斷口分析表明四種熱處理后的合金在室溫拉伸后都表現(xiàn)為韌窩斷裂。(2)直接時效熱處理的Inconel 718合金在680 ℃C時效20～100 h后的組織均為等軸晶,晶粒尺寸基本保持不變;γ"相在逐漸的向δ相轉(zhuǎn)變且轉(zhuǎn)變速率較慢,δ相的含量不斷增加。晶界上δ相的形貌由顆粒狀和短棒狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫械尼樒瑺?晶內(nèi)增加的δ相也呈針狀排列。680℃時效20～100h過程中,合金的強度都有不同程度的下降,而延伸率提高。Inconel 718合金在680 ℃時效100 h后,其組織和性能還具有一定的穩(wěn)定性。各合金的拉伸斷裂方式均為延性斷裂,其斷裂機制均為微孔聚集型斷裂,δ相和碳化物是變形斷裂過程中微孔形成的核心。(3)960 ℃固溶1 h+直接時效、960 ℃固溶2 h+直接時效和1040 ℃固溶1 h+直接時效后的Inconel 718合金在960 ℃和室溫之間熱震循環(huán)40次后,表面生成了由Cr2O3、Al0.5CNi3Ti0.5和Cr1.3Fe0.7O3組成的灰黑色的氧化膜,且其厚度隨熱震次數(shù)的增加而增加。熱震40次后合金的屈服強度和抗拉強度都明顯降低,延伸率提高。這說明熱震有損于合金的力學(xué)性能,不利于該合金在存在溫度梯度變化的環(huán)境中長期使用。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG132.3;TG166.7
【部分圖文】：

圖１－１?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金在美國航空發(fā)動機中的應(yīng)用［２］??（ａ）?ＣＦ６發(fā)動機材料重量；（ｂ）ＣＹ２０００發(fā)動機鍛材重量??

圖１－２?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金在７５０?°Ｃ時效２０００?ｈ后的顯微形貌［２３］??

圖１－４?Ｉｎｃｏｎｅｌ?７１８合金中的碳化物形貌［３６］??
【參考文獻】

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本文編號：2858902