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GH5188合金组织与热疲劳性能研究

作　者: 王中原
导　师: 张伟强
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 材料学
关键词: GH5188合金 偏析 均匀化 热疲劳
分类号: TG132.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


GH5188合金是一种固溶强化型钴基高温合金，该合金是制造商业燃气轮机的重要材料，广泛用于燃烧室、转换管以及助燃装置的零部件。随着燃气轮机的发展，对合金性能的要求也越来越高，这就需要对GH5188更加全面的了解。因此本文对GH5188合金的组织、均匀化以及热疲劳性能进行了研究，为进一步提高合金的性能提供指导。对真空感应熔炼GH5188的铸锭组织的研究表明，合金中主要的析出相为M23C6与M6C，大部分的M23C6与M6C以岛状共晶的形式分布在晶界和枝晶间处；合金内存在比较严重的枝晶偏析，其中Si和Mn是偏析最为严重的两种元素。研究铸锭的均匀化时发现，合金的初熔相为M23C6，它的熔点温度范围为1200～1210℃之间，铸锭心部的组织经过1180℃×20h均匀化处理后，消除了合金中的共晶组织，降低了枝晶偏析，得到较为均匀的组织。初步研究了热处理前后轧态组织，研究发现在1160℃保温1h后轧制态组织的晶粒迅速长大，M23C6大量回溶到基体中，使合金的硬度升高。研究了上限温度、保温时间、预热处理工艺对合金热疲劳性能的影响，研究表明：低温时疲劳裂纹在沿碳化物与基体界面开裂的方式沿晶扩展，高温时裂纹是以氧化孔洞互相连接的方式穿晶扩展；在高温下延长保温时间使试样表面形成致密的氧化膜，减缓了裂纹的扩展；当保温时间过长时，试样表面由于过度氧化形成大量的孔洞，合金的热疲劳性能下降；在合金经过1175℃×75min+1000℃×8h预处理后减缓了裂纹的萌生，预热处理对裂纹的扩展速率基本上没有影响。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章 绪论  12-27
  1.1 高温合金  12-15
    1.1.0 高温合金简介  12
    1.1.1 国外高温合金的发展  12-13
    1.1.2 国内高温合金的发展  13
    1.1.3 高温合金的强化方式  13-15
  1.2 钴基高温合金的概述  15-19
    1.2.1 钴基合金概述  15-16
    1.2.2 钴基合金的强化  16-19
    1.2.3 钴基合金的特性  19
  1.3 GH5188 合金  19-24
    1.3.1 GH5188 合金的组织  19-20
    1.3.2 GH5188 中的析出相  20
    1.3.3 GH5188 合金的热加工性能  20-21
    1.3.4 GH5188 的焊接性能  21-22
    1.3.5 热处理对 GH5188 合金拉伸性能的影响  22-23
    1.3.6 合金的低周疲劳性能  23-24
  1.4 冷热疲劳  24-26
    1.4.1 热疲劳的试验方法  24
    1.4.2 热疲劳的影响因素  24-26
  1.5 研究内容和主要意义  26-27
第二章 材料的制备与试验方法  27-31
  2.1 材料的制备  27
  2.2 铸态组织的试验方法  27-28
  2.3 均匀化的试验方法  28
  2.4 轧制态组织的试验方法  28-29
  2.5 热疲劳试验方法  29-31
第三章 GH5188 合金的铸态组织  31-42
  3.1 低倍组织  31-32
  3.2 铸态组织及其析出相  32-39
    3.2.1 铸态组织  32-34
    3.2.2 铸态组织中的析出相  34-39
  3.3 元素的偏析  39-40
  3.4 铸锭中的缺陷  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 GH5188 合金均匀化工艺研究  42-58
  4.1 合金初熔点的测定  42-48
  4.2 保温温度对合金组织的影响  48-51
  4.3 均匀化保温时间对合金组织的影响  51-53
  4.4 均匀化动力学分析  53-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 GH5188 合金轧制态组织分析  58-63
  5.1 合金轧态组织  58-61
  5.2 合金的硬度  61-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 轧制态 GH5188 合金的热疲劳性能  63-77
  6.1 试验温度对热疲劳的影响  63-72
    6.1.1 试验温度对裂纹扩展规律的影响  63-64
    6.1.2 热疲劳裂纹观察  64-67
    6.1.3 讨论  67-72
  6.2 保温时间对 GH5188 合金热疲劳性能的影响  72-74
  6.3 热处理对 GH5188 合金热疲劳性能的影响  74-76
  6.4 本章小结  76-77
结论  77-78
参考文献  78-84
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  84-86
致谢  86-87

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 特种物理性质合金 > 特种热性质合金 > 高熔点合金、难熔合金、高温合金
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