GH4049简介：
GH4049是Ni-Co-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度小于950℃。该合金在1000℃以下具有良好的抗氧化性能，950℃以下具有较高的高温强度，适于制造工作温度在850℃~950℃的燃气涡轮工作叶片。主要产品有热轧和锻制棒材、模锻涡轮叶片。

前言

GH4049高温合金是复杂合金化的镍基难变形高温合金，在1000 ℃以下具有良好的抗氧化性能，950 ℃以下具有较高的高温强度，是制作在950 ℃以下工作的航空发动机涡轮叶片和其它高温承力件的良好材料。合金经电渣重熔或真空电弧重熔后可改善其加工塑性，目前该合金已在国内外多种航空发动机上制作涡轮叶片，成了使用最广的叶片材料[1-2]。

1试验材料与方法

GH4049合金叶片所用材料的化学成分和常规力学性能分别如表1和表2所示。叶片材料的热处理制度为：1200℃×2 h空冷+ 1050 ℃×4 h空冷+850 ℃×8 h空冷。对该合金进行热处理后所获得的微观组织为γ基体上分布着γ\、M₆C、MC及少量的M₂₃C₆和M₃B₂相。

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在铣床和磨床上按照常规机械加工工艺对叶片表面进行了铣加工(状态A)和磨加工(状态B),在磨削加工后对试样表面进行了常规吹砂(状态C)和在950 ℃×4 h下渗铝及渗铝后在950 ℃×2 h下进行退火处理(状态D),渗铝层深为30μm。

在X-300型X射线衍射应力分析仪上按照常规固定 方法和扩展扫描固定φ方法对GH4049合金表面不同状态下的残余应力进行了测定，测定条件如表3所示。

一般为了提高测量精度对镍基高温合金进行应力测定时多采用高角衍射晶面(311)和(420)。但本文在采用这些晶面进行衍射分析时发现这些晶面的衍射

线非常散漫而且测量误差很大，所以采用扩展扫描方法测定了衍射角20为130附近(220)晶面的衍射谱线。所谓扩展扫描方法就是在扩展臂上测定20角在

122°～147范围内的衍射谱线而采用的方法。因为一般的X射线衍射角20多在140°～170范围之间，如X-300型X射线衍射应力分析仪衍射角20处于143°

～168之间，所以为了测定20为130附近的镍基高温合金(220)晶面的衍射谱线必须采用扩展扫描方法。采用扩展扫描方法进行镍基高温合金应力测定时，实

施固定ψ方法，这样必须设置一个预置角 。预置角ψo的设置有两种方法：一是调整测角仪的φ扇形齿轮设置一负倾角o,如图1(a)所示；另一种方法是设置试样，给试样设置一负倾角o,如图1(b)所示。在调整测角仪的φ扇形齿轮设置一负倾角φo。由于在设计设备时往往出于便携和测定直角处等应用情况将φ扇形齿轮设计得很小，因此调整测角仪的φ扇形齿轮非常麻烦。为便于实际操作往往给试样设置一个负倾角oo。根据图1可知蜘数值如下：

2结果与分析

按照测定镍基高温合金应力的常规方法可采用CrKβ和Cuka靶材分别测定高角衍射晶面(311)和(420)的衍射谱线，分别如图2(a)和(b)所示。从图中可以看出，衍射谱线非常散漫，这对于精确确定衍射晶面的衍射峰位非常困难，即使采用精确的交相关定位方法测定的应力误差也比较大。对叶片试样设置ψoo =-21的倾角采用Crka靶材在扩展臂上进行扩展扫描测定(220)晶面的衍射谱线如图2(c)所示。由图2(c)可知此时衍射强度提高，峰背比增加，衍射谱线峰形非常敏锐，所测定的应力误差很小。采用扩展

扫描方法测定了GH4049合金所制叶片表面铣加工、磨加工、表面吹砂和表面渗铝等表面不同状态下的表面残余应力，如表4所示。测试叶片时对叶面10个不同部位进行了测定，在表4中给出了10个点的应力值范围。由表4可知，铣加工叶片表面存在着残余拉应力，而磨加工、吹砂和渗铝及退火后都存在着残余压应力，这将对疲劳和应力腐蚀性能产生不同程度的影响，因此应该注重表面加工的完整性状态。

3结语

1) 在试验探索的基础上开发了在X射线衍射仪扩展加长臂上采用扩展扫描方法测定镍基高温合金应力的新方法，该方法所获得的衍射谱线非常敏锐，测量误差小，是一种测定镍基高温合金应力的理想方法。

2)GH4049高温合金叶片铣加工、磨加工、表面吹砂和表面渗铝等表面不同状态下的表面残余应力相差很大，在机械加工制造时应注重考虑加工所产生的表面完整性状态以提高制造业加工水平。

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