直接时效热连轧GH4169合金的力学性能与变形特征

　　GH4169合金是一种主要以γ'-Ni3(Al，Ti)相和γ″-Ni3Nb相沉淀强化的Ni基变形高温合金.由于该合金具有良好的抗热疲劳、抗氧化、抗辐射和冷、热加工性能，而被广泛应用于制造燃气涡轮发动机的热端部件，如燃烧室、涡轮盘和叶片等[1 -3].随着航空工业的发展，对航空结构件的完整性、可靠性和耐久性提出了更高的要求，尤其合金材料在服役环境中，要求具有更高的屈服和抗拉强度及蠕变抗力，而合金的综合力学性能与其使用寿命密切相关，因此，对所用材料的力学性能也提出了高可靠度要求[4，5]. GH4169合金传统的制备工艺是采用等温锻造或者横列式轧制，但由于生产效率较低、产品质量差等原因[6，7]，而采用先进的热连轧生产技术是一种新的尝试. 其中，采用热连轧工艺制备变形GH4169合金，可达到节约能源、降低生产成本、提高生产效率和产品质量的目的，同时，再进行不同工艺的热处理，可获得不同的组织结构与性能[8，9]，且该合金在蠕变期间的变形机制是孪晶变形[10-12]. 但有关热连轧GH4169合金直接时效后的力学性能及其变形特征则鲜为报道.

　　据此，本文对热连轧GH4169合金进行直接时效处理，通过对该合金进行组织形貌观察和力学性能测试，研究直接时效THR-GH4169合金的力学性能及其变形机制和断裂特征，试图为热连轧合金的发展与应用提供理论指导.

　　1 实 验

　　真空感应炉熔炼的GH4169合金经热连轧工艺制成棒材，在轧制过程中，开始轧制温度为1100℃，终轧温度为1070℃，经水冷却至室温，成为热连轧态合金(THR合金). 然后在720℃保温8h，以50℃/h炉冷至620℃，保温8h 进行直接时效处理.GH4169合金的化学成分如表1所示.

　　将直接时效热连轧GH4169合金用线切割加工成横断面为4.5×2mm²、标距长度为19mm的片状拉伸试样，将样品置入WDW-100万能力学试验机中，分别在20℃、400℃、500℃和650℃的温度条件下进行力学性能测试，获得直接时效THR-GH4169合金在不同温度条件下的抗拉强度和屈服强度. 将直接时效态及拉伸断裂后的合金进行研磨、抛光和腐蚀后，在扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)下进行组织形貌观察，根据合金的组织结构和表面变形断裂特征，分析直接时效热连轧合金的拉伸变形机制和断裂特征.

　　2 结果与分析

　　2.1 热连轧GH4169合金的组织结构

　　热连轧GH4169合金经直接时效后的组织形貌如图1所示，可以看出，图1(a)为THR-GH4169合金的SEM形貌，合金的组织由细小晶粒组成，尺寸约为5～7μm，且晶粒内具有明显的孪晶变形特征，如图1(a)中白色箭头所示. 图1(b)为合金直接时效后的TEM组织形貌，可清晰观察到在合金中弥散析出的γ'和γ″相如图1(b)所示，其中，γ'相呈球形颗粒状，如图1(b)中白色短箭头所示，而γ″相呈短棒状[13]，如图1(b)中黑色箭头所示，此外，合金中的孪晶形貌如图1(b)中白色长箭头所示.