長期時效對FGH96合金組織與力學性能的影響

周曉明，王志彪，馮業飛，曾維虎

(中國航發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)

粉末高溫合金由于無宏觀偏析、組織均勻、細小、抗氧化、耐腐蝕，具有優良的綜合力學性能[1-2]，已成為制備先進航空發動機中關鍵熱端部件的優選材料[3-4]。FGH96是第二代損傷容限型粉末高溫合金，在多型先進航空發動機用渦輪盤制備中獲得了廣泛應用[5]，與第一代粉末高溫合金FGH95相比具有更好的損傷容限、斷裂韌性和抗疲勞裂紋擴展能力[6]。FGH96合金的強化方式主要包括：W、Mo、Nb等高熔點合金元素的固溶強化，M23C6型碳化物和M3B2型硼化物的晶界強化，以及γ′第二相沉淀強化[7-11]。其中，γ′第二相沉淀強化是最重要的強化方式，其形狀和尺寸對合金基體的強化效果產生重要影響[12]?；贔GH96合金的損傷容限特性，該合金需在粗晶條件下使用[13]，晶粒度通常控制在ASTM8級左右。與第一代高強型FGH95合金相比，γ′相質量百分含量有所降低，約為33%～36%[14]。

熱擠壓工藝已成為歐美國家粉末盤制備的重要工藝環節。 在三向應力的作用下，通過大變形量使合金的組織得到細化和均勻化，為后續超塑性等溫鍛造成形工藝的實現提供了良好的組織準備，提高了鍛件在變形過程中的塑性，保證鍛件的外觀完整性，有利于提高粉末盤的組織均勻性，降低因變形不均勻而產生的殘余應力，從而提高盤件的使用壽命和可靠性。國外在該技術領域長期對我國進行技術封鎖。我國科研人員經過技術攻關，克服技術和設備等條件的不利影響，通過基礎研究和工程化應用研究兩個階段，突破了粉末高溫合金熱擠壓棒材制備中的多項關鍵技術，并帶動了我國熱擠壓設備條件的改善和提升?！?br>