镍基高温合金（GH290）材质性能介绍

GH290简介：

GH2909是Fe-Ni-Co基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度在650℃以下。合金

具有高强度、高冷热疲劳抗力、低膨胀系数和恒弹性模量，以及良好的热加工塑

性、冷成形和焊接性能。主要产品有棒材、丝材、板材、冷轧带材和环形件等。

前言

GH2909合金是以Nb、Ti、Si元素进行综合强化的Fe-Co-Ni基时效合金，在650℃以下具有高的强度、低的热膨胀系数、良好的冷热疲劳性能和几乎恒定不变的弹性模量和较高的缺口敏感性。该合金是在GH907的基础上增加了Si的改进型，其广泛用于制造涡轮机环形零部件，如高压后机匣、隔热环等叫；火箭发动机推力燃烧室、排气导管。也广泛用于制造枪管、炮用部件等。

1 试验材料和方法

为了比较Si含量对GH2909合金性能的影响，试验选用了2种不同Si含量的材料进行试验。试验材料采用真空感应+真空自耗重熔冶炼工艺，通过多火次低温锻造制成φ140mm棒材，其主要成分见表1。

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力学性能试验包括室温拉伸、高温拉伸、高温持久性能，试样为棒材纵向试样，取样位置为棒材1/2R处。热处理制度为：固溶(980℃x1h空冷)+时效(720℃×8h后以55℃/h冷至620℃×8h空冷)。

试样经热处理后分别按GB/T228-2008、GB/T4338-2006和GB/T2039-1997测试室温拉伸、高温拉伸、持久等力学性能。试验设备分别采用35kW 箱式炉；拉伸试验机AG-IS,日本岛津生产；高温拉伸试验机AG-IS,日本岛津生产；高温持久机GWT-504,深圳新三思生产。

2试验结果及讨论

2.1试验结果

2.1.1 Si含量对室温拉伸性能的影响

不同Si含量的试样室温拉伸性能，见图1。可看出，高Si含量的LH2相比于低Si含量的LH1,强度低，塑性相当。

2.1.2 Si含量对650℃高温拉伸性能的影响

不同Si含量的试样在650℃的高温拉伸性能见图2。可看出，高Si含量的LH2相比于低Si含量的LH1,强度低，塑性高。

2.1.3 Si含量对持久性能的影响

不同Si含量的持久(650℃、510MPa)试样的测试结果见图3。持久性能测试采用光滑缺口联合试样，标准要求试样持久时间应不小于23h,试样应拉断并断于光滑处。编号LH1的两个试样持久时间虽大于材料标准要求的23h,但因有一个试样断于缺口处，不符合标准中“缺口持久大于光滑持久”的要求；编号LH2的两个持久试样持久时间均大于23h并断于光滑处，符合材料标准要求。由此看出，Si含量的增加有利于提高合金的持久性能。

2.2分析与讨论

将Si含量控制在标准要求范围的中上限并结合材料加工过程中多火次低温锻造生产的GH2909合金棒材和所制零件缺口持久合格，其原因除多火次锻造促进ε相的析出而提高缺口持久外，更主要的原因是Si含量的作用。

图4为Si含量对合金晶粒度的影响。可看出，硅使合金晶粒细化。一方面由于硅促使Laves相等[2]在晶界析出，再结晶过程中这些相的析出可以对晶界产生钉扎作用，防止晶粒长大；另一方面固溶硅对再结晶过程的作用也不可忽视。硅的溶入可使铁的自由能降低，硅可增强铁原子之间的结合力，降低其扩散能力，从而提高合金的再结晶温度，减小晶粒尺寸。晶粒细化使合金的强度和塑性都得到提高，有利于持久缺口敏感性的消除。

硅促进ε相的析出并改变晶界ε相形貌。ε相金的影响取决于其形貌、分布、数量等。细小弥散分布的Laves相对合金有强化作用。在高硅合金中颗粒状、小块状Laves相分布在晶界，对晶界有钉扎作用，阻止氧在晶界的扩散，阻碍了晶界的滑移，再结合ε相的韧化作用，使合金晶内、晶界变形协调，从而使合金的综合性能得到合理匹配，提高了合金的强韧性。

3 结论

(1)提高GH2909合金中Si含量，降低室温、高温拉伸强度，提高了塑性和高温持久性能。

(2)提高GH2909合金中Si含量可促进ε相的析出，有利于降低缺口敏感性。