無錫國勁合金有限公司專業(yè)供應高溫、高壓、耐蝕合金無縫管、管件產(chǎn)品。公司產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成為核火電廠、石油、化工、汽車等行業(yè)供應商。
310S、GH4049是一種仿制前蘇聯(lián)ЭИ929合金的復雜合金化的Ni-Cr-Co基難變形高溫合金。GH4049合金熱軋棒材主要用于制造無錫國勁合金有限公司發(fā)動機的渦輪葉片,是重要的渦輪工作葉片的材料之一。全國僅有撫鋼一家生產(chǎn),遠遠不能滿足市場對GH4049合金棒材的需求。我們對GH4049合金熱軋棒生產(chǎn)工藝進行多次研究。本文研究的內(nèi)容主要有:1)真空感應、電渣重熔工藝的研究;2)GH4049合金軋制工藝的試驗研究;3)Mg、B對GH4049性能的影響;4)高溫均勻化工藝的研究。通過對GH4049合金生產(chǎn)工藝流程及組織性能進行全面研究,采用真空感應冶煉+電渣重熔冶煉GH4049能夠獲得保證材料的純潔度、良好的化學成分;采用1200℃×30小時高溫均勻化擴散退火能夠顯著改善鑄錠元素的偏析,改變了一次碳化物的析出形態(tài),改善了合金的熱加工塑性;采用恒溫軋制開坯的工藝,是寶鋼特鋼解決高強難變形GH4049合金熱軋棒材生產(chǎn)的新工藝,實踐表明是一種有效解決GH4049合金熱軋棒材批量生產(chǎn),能夠顯著提高生產(chǎn)效率,取得顯著經(jīng)濟效益的創(chuàng)新技術(shù);控制適量的微量元素B、Mg有利于改善合金的熱加工塑性和提高高溫拉伸塑性,有利于穩(wěn)定生產(chǎn)工藝和棒材的產(chǎn)品質(zhì)量。恒溫韌性軋制新工藝應用于GH4049合金熱軋棒材的生產(chǎn)實踐,生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量都比較穩(wěn)定,產(chǎn)品能較大批量地滿足市場的需求,因而獲得用戶良好評價,經(jīng)濟效益和社會效益都比較顯著。無錫國勁合金有限公司發(fā)動機渦輪盤需在高溫、高壓、重載工況下工作，因而對其選材提出了很高的要求。鎳基高溫合金GH4133B因其高強度、良好的持久性和疲勞性能，成為制造無錫國勁合金有限公司發(fā)動機渦輪盤的材料。渦輪盤的失效形式主要表現(xiàn)為疲勞斷裂。在服役過程中，渦輪盤疲勞壽命主要消耗在疲勞裂紋萌生與短裂紋擴展階段，因而疲勞裂紋萌生與短裂紋擴展研究就成為渦輪盤損傷容限設計的關鍵和基礎。本文以無錫國勁合金有限公司發(fā)動機渦輪盤用GH4133B合金為研究對象，開展室溫大氣環(huán)境中不同應力比條件下的疲勞裂紋萌生和短裂紋擴展試驗，并利用掃描電子顯微鏡對合金試樣斷口進行微觀形貌分析，探討疲勞裂紋萌生、短裂紋擴展以及短裂紋向長裂紋擴展的微觀機理，得到以下結(jié)論：1.利用OLYMPUS BX51M光學顯微鏡，考察不同應力比條件下試樣表面的裂紋萌生與短裂紋擴展規(guī)律。結(jié)果表明，疲勞裂紋在缺口前緣駐留滑移帶處萌生，早期短裂紋沿滑移帶擴展。短裂紋擴展階段存在裂紋分岔與微裂紋串接匯合現(xiàn)象，疲勞試驗數(shù)據(jù)分散性大，短裂紋擴展速率呈現(xiàn)出加速減速波動擴展的規(guī)律。對于光滑圓形缺口CT試樣，疲勞壽命主要消耗在裂紋萌生與短裂紋擴展階段，長裂紋擴展壽命占疲勞總壽命的比例較小。2.選擇有效應力強度因子范圍Δ Keff作為疲勞短裂紋擴展行為的控制參量，構(gòu)建疲勞短裂紋擴展速率方程，并對不同應力比條件下的疲勞短裂紋擴展試驗數(shù)據(jù)進行非線性回歸分析。結(jié)果表明，應用Δ Keff表征的疲勞短裂紋擴展速率方程，可以較好地描述GH4133B合金疲勞短裂紋擴展階段，疲勞裂紋擴展速率隨循環(huán)周次增加先減速后加速擴展的行為。疲勞短裂紋擴展的特性行為，主要出現(xiàn)在應力比R較低的情況下，隨應力比的增大，短裂紋擴展特性減弱。恒定應力比條件下，裂紋閉合效應隨zui大載荷值的增大而減小，因而短裂紋擴展特性出現(xiàn)得越遲。3.采用擬諧波函數(shù)分析方法，構(gòu)建短裂紋向長裂紋擴展過渡階段裂紋擴展速率方程。利用擬諧波裂紋擴展速率方程，對不同應力比條件下的疲勞裂紋擴展試驗數(shù)據(jù)進行非線性回歸分析。結(jié)果顯示理論預測曲線與試驗數(shù)據(jù)基本吻合，表明構(gòu)建的擬諧波裂紋擴展速率方程，可以較好地描述短裂紋向長裂紋擴展過程中，裂紋擴展速率隨疲勞周次增加而加速減速波動擴展的行為。與短裂紋擴展特性相比，在疲勞短裂紋向長裂紋過渡階段，裂紋擴展速率雖有波動，但是速率波動幅度不大。恒定應力比條件下，隨著zui大載荷的增加，裂紋擴展速率對裂紋閉合效應以及材料微觀結(jié)構(gòu)的敏感性下降，因而在短裂紋向長裂紋擴展過渡階段，GH4133B合金表現(xiàn)出較高的裂紋擴展速率，且速率的波動幅度較小。4.采用JSM-6360型掃描電子顯微鏡，對不同應力比條件下GH4133B合金圓形缺口試樣疲勞裂紋萌生與短裂紋擴展試驗試樣疲勞斷裂表面進行分析，重點考察疲勞源區(qū)、疲勞短裂紋擴展區(qū)、疲勞短裂紋向長裂紋過渡區(qū)的微觀斷口形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，疲勞裂紋主要在碳化物夾雜或富鎳二相夾雜處萌生。在疲勞短裂紋擴展區(qū)，解理臺階上存在的早期疲勞條帶以及解理臺階附近存在的二次裂紋，可在一定程度上減緩疲勞短裂紋的擴展速率。在短裂紋向長裂紋擴展區(qū)，由于裂紋受合金材料微觀結(jié)構(gòu)以及裂紋閉合效應影響較大，裂紋局部塑性滑移變形受到較大的阻力，因而在合金斷裂表面上可以觀察到孿晶帶。這就從微觀形貌分析角度，揭示了GH4133B合金短裂紋擴展初期速率較高，而后隨疲勞周次增加其速率逐漸下降的短裂紋擴展規(guī)律，以及在短裂紋向長裂紋擴展區(qū)，疲勞裂紋在較低的裂紋擴展速率下加速減速波動向前擴展的物理機制。
