GH5188（GH188）Haynes188可变形的钴基高温合金

介绍

GH5188高温合金（即Haynes 188）是一种可变形的钴基高温合金，可以在极高温度（730-1100°C）下工作，因此已广泛应用于航空发动机和燃气轮机领域（例如，航空管道系统中的夹具）[1]。当发生热变形时，这种高温合金会经历微观组织演变（例如，恢复和再结晶），从而影响其性能和性能。迄今为止，GH5188高温合金的研究主要在寿命分析[2]、[3]、硬化[4]、[5]和连接行为[6]等方面进行。然而，这种合金的热塑性变形行为仍有待进一步研究，特别是对于动态再结晶（DRX）。

DRX是热变形过程中微观结构演化的典型行为，主要与堆叠故障能（SFE）有关。通常，不连续动态再结晶（DDRX）往往发生在SFE含量中值或水平较低的材料中，而连续动态再结晶（CDRX）通常发生在SFE相对较高的材料中。值得一提的是，欧阳等[7]在探索与GH5188高温合金成分相似的Co-Ni基高温合金的热变形时，曾报道过一种新型的DRX，即双动态再结晶（TDRX）。作为一种典型的机械软化行为，TDRX主要发生在镁合金和其他低SFE合金的热变形过程中[8]，[9]，[10]。Yi等[11]通过对CoCrNi和（CoCrNi）TiAl合金的热压缩试验，发现DDRX在相对较高的温度和较低的应变速率下是晶粒细化的关键机理，从而形成均匀的晶粒结构。最近一项关于CoCrNi中熵合金晶粒细化机理的研究表明，与许多其他低SFE合金不同，CDRX在900–1000°C温度和0.01–1 s的应变速率下热变形过程中被意外发现，CDRX被证明是该合金晶粒细化的主要机制[12]。江等[13]发现，随着温度的升高，CoCrCuFeNi合金的DRX会增加，晶粒不断细化。DRX的发生表现出DDRX和CDRX的混合机理，在相对较低的温度（<1073 K）下占主导地位，在较高温度（>1073 K）下以CDRX为主。我们最近的工作探索了当前GH5188合金在热压缩过程中的元动力再结晶（MDRX）;观察到MDRX晶粒在低温下以弓形晶界的形式生长，而在较高温度下通常伴随着孪晶带的产生[14]。9433−11.2

此外，还关注调查影响DRX的因素。Wu等[15]基于热模拟实验和定量微观结构表征，建立了FGH96高温合金的DRX模型，发现温度升高或应变速率降低会导致DRX分数和晶粒尺寸的增加。Yang等[16]对GH4586高温合金进行的一项研究发现，细小的γ'沉淀物会阻碍原有亚晶粒和孪晶的生长所实现的再结晶过程。Shi等[17]报道，在700°C/1 h下进行冷轧退火的CoCrNi中熵合金，硼元素的加入导致明显的局部重结晶和晶粒尺寸的显著细化。发现新的γ-γ'强化钴基高温合金的变形温度升高，DRX晶粒的分数和平均尺寸都随着变形温度的升高而增加，该合金在1348-1498 K处经历了等温压缩，应变速率为0.001-10 s−1[18]. 在研究CrCoNi合金的应变硬化行为时，Guan等[19]发现，在900–1000°C时，较高的应变速率导致较低的重结晶晶粒比例，而DRX仅在700°C的高应变速率下发生，这表明温度和应变速率对DRX的影响很复杂。最近有报道称，C 和 N 的间隙非金属原子显着但不同地影响了 Co 的 DRX 行为45铬25铁15镍15合金，与C掺杂合金相比，N掺杂合金需要更高的变形温度才能获得均匀的晶粒结构[20]。

尽管钴基高温合金的热变形行为已被广泛研究，但GH5188高温合金在热变形过程中的显微组织演化机理仍有待进一步研究。本文采用Gleeble-1500D热水机械模拟器，在1080–1180°C温度和0.1–10/s应变速率下对GH5188高温合金进行了热压缩实验。同时，还采用了EBSD技术。基于这些测试和分析，我们研究了动态再结晶机理。

什么是GH5188钢？

GH5188是一种基于CO-NI-CR的固溶体增强变形高温合金，使用温度低于1100°C。在合金中添加14%的钨用于固溶强化，可提高其整体性能。添加较高含量的铬和微量的镧使合金具有良好的耐高温氧化性。该合金具有良好的冷热加工塑性和焊接工艺性能，使其适用于生产980°C以下要求高强度和1100°C以下抗氧化性的飞机发动机零件。

GH5188材料的主要特点

GH5188高温合金是一种含镍的硬质化合物，广泛应用于航空航天工业。为各种高强度、耐腐蚀、高温环境提供可靠的材料解决方案。以下是GH5188高温合金的一些特点：

耐热和抗氧化：GH5188高温合金具有优良的耐热性和抗氧化性，即使在高温环境下也能保持稳定性和强度。

高强度：这种合金的抗拉强度极强，毫米在各种工作温度下都保持着相对较高的强度。

良好的耐腐蚀性：GH5188在许多工业应用中表现出抗氧化和耐磨性。这使其能够在危险环境中执行重要任务，例如在航空航天设备中。

优异的热疲劳性能：这种合金具有优异的热疲劳性能，这在频繁的温度变化下是必要的。

抗蠕变：GH5188在高温和应力环境下能很好地抵抗蠕变现象，保持其形状和功能性能。

请注意，这些特性受制造工艺的影响，包括热处理和过程控制，可以通过这些方法进行优化。在选择使用GH5188高温合金时，应考虑工作环境的具体要求，以确定其是否适合特定应用。

GH5188的同等等级

UNS R30188型

GH188型

AMS 5608型

AMS 5772型

B50TF74

PWA-LCS系统

GE-S400/1000型

RR SABRe 第 2 版

符合 DFARS 标准

SAE AMS 5608 标准

GH5188的化学成分

GH5188的化学成分（质量分数）（wt.%）

元素质量分数/%

C碳0.05 – 0.15%

锰锰最大 1.25%

四硅0.20 – 0.50%

铬铬20.0 – 24.0%

镍镍20.0 – 24.0%

W钨13.0 – 16.0%

洛杉矶镧0.02 – 0.12%

B硼最大 0.015%

铁铁最大 3%

公司钴平衡

钢级GH5188的机械性能

产品分类张力的

财产

强调

破裂

财产

硬度高压其他性能

θ/°CσP0.2/MPaσb/MPaδ5/%θ/°Cσ/MPa吨/小时δ5/%

不少于不少于

中板2038086045815（1）1652310282晶粒尺寸

≥ 4 个级别

927（1）762315

薄

表

2038086045927762315–弯曲、抗氧化、晶粒尺寸

65025062050

带材 δ≤0.51mm203808604092762238–弯曲180°，抗氧化，粒度

≥ 4 级

65025062040

带材δ>0.51mm2038086045927762315–

65025062050

棒材2038086045927902315哈佛商学院

≤302

抗氧化剂锻造2038086045927832315哈佛商学院

≤293

抗氧化剂

精密铸件20（2）3006001081516515–––

​