GH903合金焊接性能GH903合金热加工塑性

概述

GH903是一种高温合金，其基础成分包含镍、铁、钴，通过钛、铌和铝的沉淀强化而成。该合金具有在较宽温度范围内低的热膨胀系数和几乎恒定的弹性模量。GH903合金拥有高强度、良好的热疲劳性能、优异的焊接性能和抗高压氢脆等能力。它适用于制造航空、航天发动机在650℃以下工作的涡轮机匣、封严圈等多种部件，是实现发动机间隙控制技术的重要材料之一。该合金提供的主要产品包括棒材和环形件。

 材料牌号 GH903。

 相似牌号 Incoloy 903(美国)。

 材料的技术标准 HB6574—1992 《GH903低膨胀合金环坯和环形件》。

 化学成分 见表。

 热处理制度

845℃±10℃，1小时，空冷

720℃±10℃，8小时，以55℃/小时炉冷至620℃±10℃，8小时，空冷。

 品种规格与供应状态

提供各种规格的棒材、锻件和环形件。热加工用棒材、锻坯和环坯将未经热处理表面处理后交货，即不带热处理的车光或黑皮。

 熔炼与铸造工艺

采用真空感应加真空电弧重熔双联工艺冶炼。

应用概况与特殊要求

该合金广泛应用于航空、航天工业以及精密电子仪器、仪表等领域。主要用于发动机的涡轮机匣、涡轮外环、导向器内外环以及封严环等部件，可提高发动机效率，降低油耗。在国内已在发动机上通过了试车考验。本合金需采用温加工强化工艺以获得高的强度，合金中不含铬，在较高温度使用时需采用保护涂层。该合金有应力加速晶界氧化脆化倾向，降低高温缺口持久性能，这些特性限制了其扩大应用范围。

 物理及化学性能

 热性能

熔化温度范围：1318～1393℃。

密度：8.23g/cm³。

力学性能

技术标准规定的性能 见表。

 

室温及各种温度下的力学性能

 组织结构

 相变温度

 时间-温度-组织转变曲线

合金中η-Ni₃Ti相的析出动力学曲线见图4-1，其析出峰在830～850℃之间。

 合金组织结构

合金经标准热处理后的组织由Y奥氏体(基体)和Y'、δ和NbC相组成。Y'-Ni₃(Al、Ti、Nb)是合金的主要强化相，呈球形，数量约8.6% ，弥散分布在晶内，尺寸约为30nm左右。在650℃长期(2000h)时效后，会形成两种形状的Y'相，即球形和方形，球形Y相尺寸变化不大，方形Y'相尺寸约为100nm，数量增加至15%。标准热处理后η+δ相含量为0.15%，NbC相含量占0.17%。η相析出峰在830～850℃之间，标准热处理后呈块状和针状分布在晶界，起到阻止晶粒长大的作用，是该合金的组织控制相。经650℃长期时效后，有些粗化，相和碳化物的总量增至1%左右。δ相是Ni₃Nb相，当合金中Nb/(Al+Ti)比高时析出，呈条状或片状。NbC相很稳定，热处理时不发生变化。锻件组织是经热机械处理后拉长的晶粒组织。

 

 

工艺性能与要求

 成形性能

合金在900～1100℃温度范围内具有良好的工艺塑性，一次加热变形的最大允许变形程度可达60%以上。

在1000℃下变形，当变形量为40%时再结晶已基本完成，而在900℃下变形量达55%时再结晶才基本完成。在800℃下变形，变形程度增至30%均未发生再结晶。不同规格变形的试样于950℃、1小时、空冷固溶处理后的再结晶图见图5-3。在900～1000℃温度变形，如变形量>20%，则经950℃固溶后均能获得均匀细小的再结晶晶粒。

合金含铌量较高，铸锭有较大的偏析，热加工前铸锭需在1140～1160℃进行30小时的均匀化处理。

合金具有良好的热加工塑性。铸锭和坯料的锻造加热温度为1110℃±10℃，锻造温度范围为1100～900℃。成品锻件(如环形件)最后一道火采用温加工，变形温度范围为850～750℃。变形量应大于30%，以获得高的强度和良好的缺口持久性能。

焊接性能

合金具有满意的焊接性能，可用多种方法进行焊接。但当焊接时的温度高于合金再结晶温度时，可使焊缝周围区域发生完全再结晶而导致金属软化，甚至产生缺口敏感。

 零件热处理工艺

 表面处理工艺

为提高合金的抗氧化和耐腐蚀能力，在较高温度下工作的零部件可采用料浆渗Al或料浆渗Al-Si涂层，并结合零件的热处理工艺进行渗涂和扩散处理。涂层厚度约为15μm。

 切削加工和磨削性能

合金可以满意地进行切削加工。