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無錫國(guó)勁合金有限公司
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無錫國(guó)勁合金有限公司
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無錫國(guó)勁合金有限公司專業(yè)供應(yīng)高溫、高壓、耐蝕合金無縫管、管件產(chǎn)品。公司產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成為核火電廠、石油、化工、汽車等行業(yè)供應(yīng)商。
309、GH4049是一種仿制前蘇聯(lián)ЭИ929合金的復(fù)雜合金化的Ni-Cr-Co基難變形高溫合金。GH4049合金熱軋棒材主要用于制造無錫國(guó)勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片,是重要的渦輪工作葉片的材料之一。全國(guó)僅有撫鋼一家生產(chǎn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)對(duì)GH4049合金棒材的需求。我們對(duì)GH4049合金熱軋棒生產(chǎn)工藝進(jìn)行多次研究。本文研究的內(nèi)容主要有:1)真空感應(yīng)、電渣重熔工藝的研究;2)GH4049合金軋制工藝的試驗(yàn)研究;3)Mg、B對(duì)GH4049性能的影響;4)高溫均勻化工藝的研究。通過對(duì)GH4049合金生產(chǎn)工藝流程及組織性能進(jìn)行全面研究,采用真空感應(yīng)冶煉+電渣重熔冶煉GH4049能夠獲得保證材料的純潔度、良好的化學(xué)成分;采用1200℃×30小時(shí)高溫均勻化擴(kuò)散退火能夠顯著改善鑄錠元素的偏析,改變了一次碳化物的析出形態(tài),改善了合金的熱加工塑性;采用恒溫軋制開坯的工藝,是寶鋼特鋼解決高強(qiáng)難變形GH4049合金熱軋棒材生產(chǎn)的新工藝,實(shí)踐表明是一種有效解決GH4049合金熱軋棒材批量生產(chǎn),能夠顯著提高生產(chǎn)效率,取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的創(chuàng)新技術(shù);控制適量的微量元素B、Mg有利于改善合金的熱加工塑性和提高高溫拉伸塑性,有利于穩(wěn)定生產(chǎn)工藝和棒材的產(chǎn)品質(zhì)量。恒溫韌性軋制新工藝應(yīng)用于GH4049合金熱軋棒材的生產(chǎn)實(shí)踐,生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量都比較穩(wěn)定,產(chǎn)品能較大批量地滿足市場(chǎng)的需求,因而獲得用戶良好評(píng)價(jià),經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都比較顯著。無錫國(guó)勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤需在高溫、高壓、重載工況下工作，因而對(duì)其選材提出了很高的要求。鎳基高溫合金GH4133B因其高強(qiáng)度、良好的持久性和疲勞性能，成為制造無錫國(guó)勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤的材料。渦輪盤的失效形式主要表現(xiàn)為疲勞斷裂。在服役過程中，渦輪盤疲勞壽命主要消耗在疲勞裂紋萌生與短裂紋擴(kuò)展階段，因而疲勞裂紋萌生與短裂紋擴(kuò)展研究就成為渦輪盤損傷容限設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。本文以無錫國(guó)勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤用GH4133B合金為研究對(duì)象，開展室溫大氣環(huán)境中不同應(yīng)力比條件下的疲勞裂紋萌生和短裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，并利用掃描電子顯微鏡對(duì)合金試樣斷口進(jìn)行微觀形貌分析，探討疲勞裂紋萌生、短裂紋擴(kuò)展以及短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展的微觀機(jī)理，得到以下結(jié)論：1.利用OLYMPUS BX51M光學(xué)顯微鏡，考察不同應(yīng)力比條件下試樣表面的裂紋萌生與短裂紋擴(kuò)展規(guī)律。結(jié)果表明，疲勞裂紋在缺口前緣駐留滑移帶處萌生，早期短裂紋沿滑移帶擴(kuò)展。短裂紋擴(kuò)展階段存在裂紋分岔與微裂紋串接匯合現(xiàn)象，疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性大，短裂紋擴(kuò)展速率呈現(xiàn)出加速減速波動(dòng)擴(kuò)展的規(guī)律。對(duì)于光滑圓形缺口CT試樣，疲勞壽命主要消耗在裂紋萌生與短裂紋擴(kuò)展階段，長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展壽命占疲勞總壽命的比例較小。2.選擇有效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍Δ Keff作為疲勞短裂紋擴(kuò)展行為的控制參量，構(gòu)建疲勞短裂紋擴(kuò)展速率方程，并對(duì)不同應(yīng)力比條件下的疲勞短裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸分析。結(jié)果表明，應(yīng)用Δ Keff表征的疲勞短裂紋擴(kuò)展速率方程，可以較好地描述GH4133B合金疲勞短裂紋擴(kuò)展階段，疲勞裂紋擴(kuò)展速率隨循環(huán)周次增加先減速后加速擴(kuò)展的行為。疲勞短裂紋擴(kuò)展的特性行為，主要出現(xiàn)在應(yīng)力比R較低的情況下，隨應(yīng)力比的增大，短裂紋擴(kuò)展特性減弱。恒定應(yīng)力比條件下，裂紋閉合效應(yīng)隨zui大載荷值的增大而減小，因而短裂紋擴(kuò)展特性出現(xiàn)得越遲。3.采用擬諧波函數(shù)分析方法，構(gòu)建短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展過渡階段裂紋擴(kuò)展速率方程。利用擬諧波裂紋擴(kuò)展速率方程，對(duì)不同應(yīng)力比條件下的疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸分析。結(jié)果顯示理論預(yù)測(cè)曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，表明構(gòu)建的擬諧波裂紋擴(kuò)展速率方程，可以較好地描述短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展過程中，裂紋擴(kuò)展速率隨疲勞周次增加而加速減速波動(dòng)擴(kuò)展的行為。與短裂紋擴(kuò)展特性相比，在疲勞短裂紋向長(zhǎng)裂紋過渡階段，裂紋擴(kuò)展速率雖有波動(dòng)，但是速率波動(dòng)幅度不大。恒定應(yīng)力比條件下，隨著zui大載荷的增加，裂紋擴(kuò)展速率對(duì)裂紋閉合效應(yīng)以及材料微觀結(jié)構(gòu)的敏感性下降，因而在短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展過渡階段，GH4133B合金表現(xiàn)出較高的裂紋擴(kuò)展速率，且速率的波動(dòng)幅度較小。4.采用JSM-6360型掃描電子顯微鏡，對(duì)不同應(yīng)力比條件下GH4133B合金圓形缺口試樣疲勞裂紋萌生與短裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)試樣疲勞斷裂表面進(jìn)行分析，重點(diǎn)考察疲勞源區(qū)、疲勞短裂紋擴(kuò)展區(qū)、疲勞短裂紋向長(zhǎng)裂紋過渡區(qū)的微觀斷口形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，疲勞裂紋主要在碳化物夾雜或富鎳二相夾雜處萌生。在疲勞短裂紋擴(kuò)展區(qū)，解理臺(tái)階上存在的早期疲勞條帶以及解理臺(tái)階附近存在的二次裂紋，可在一定程度上減緩疲勞短裂紋的擴(kuò)展速率。在短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展區(qū)，由于裂紋受合金材料微觀結(jié)構(gòu)以及裂紋閉合效應(yīng)影響較大，裂紋局部塑性滑移變形受到較大的阻力，因而在合金斷裂表面上可以觀察到孿晶帶。這就從微觀形貌分析角度，揭示了GH4133B合金短裂紋擴(kuò)展初期速率較高，而后隨疲勞周次增加其速率逐漸下降的短裂紋擴(kuò)展規(guī)律，以及在短裂紋向長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展區(qū)，疲勞裂紋在較低的裂紋擴(kuò)展速率下加速減速波動(dòng)向前擴(kuò)展的物理機(jī)制。
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