變形工藝對FGH96合金晶粒異常長大的影響

楊 杰， 王曉峰， 吉傳波， 鄒金文

(北京航空材料研究院，先進高溫結構材料重點實驗室，北京100095)

粉末高溫合金由于組織均勻，晶粒細小，在高溫下具有優異的綜合性能，已成為高性能航空發動機渦輪盤的首選材料［1～3］。FGH96 合金是我國研制的第二代粉末高溫合金，具有優良的塑性、蠕變性能和抗疲勞裂紋擴展性能。目前，FGH96 合金盤件的主要制備工藝路線是熱等靜壓+等溫鍛造+熱處理。隨著國內大規格棒材擠壓技術的完善［4］，制備工藝路線將逐漸變更為熱擠壓+等溫鍛造+熱處理。FGH96合金鍛件通常采用的是過固溶熱處理，得到均勻的粗晶組織，尺寸為30 ～50μm，以提高合金的蠕變和裂紋擴展抗力。但若工藝控制不當，在盤件的局部區域會出現異常晶粒組織。有的異常晶粒組織是由尺寸大于500μm 甚至達到毫米級的幾個晶粒組成，而有的異常晶粒組織是由尺寸為250 ～500μm 的粗大晶粒與正常晶粒混合組成。這種異常晶粒組織會嚴重影響盤件的疲勞壽命，降低盤件可靠性和耐久性。

當正常的晶粒長大受到阻礙，這種阻礙選擇性的允許某些晶粒優先迅速長大并超過平均的晶粒尺寸，最終形成異常晶粒。粉末高溫合金化學成分、熱工藝(如熱擠壓、鍛造、熱處理等)共同決定了合金的最終晶粒組織。目前國內對FGH96 合金中晶粒異常長大的研究鮮見文獻報道。國外對粉末高溫合金中異常晶粒組織的形成機制及鍛件的熱工藝控制方面都進行了深入的研究。與異常晶粒組織形……