GH4169合金是一种镍基高温合金GH169

GH4169合金是一种镍基高温合金，因其优良的机械性能和良好的制造能力而广泛应用于飞机发动机工业。GH4169在高温下的机械性能，在恶劣条件下的断裂应力值得密切关注。本文系统评价了GH4169合金在550 °C至700 °C恒定载荷和不同温度下的蠕变断裂，分析了GH4169合金在应力断裂行为中的主要影响因素。此外，还提出了一种改进合金应力断裂的方法。

GH4169合金是一种镍基高温合金，因其优良的机械性能和良好的制造能力而广泛应用于飞机发动机工业。GH4169在高温下的机械性能，在恶劣条件下的断裂应力值得密切关注。本文系统评价了GH4169合金在550 °C至700 °C恒定载荷和不同温度下的蠕变断裂，分析了GH4169合金在应力断裂行为中的主要影响因素。此外，还提出了一种改进合金应力断裂的方法。

GH4169合金是一种沉淀硬化的镍基高温合金，广泛应用于飞机发动机工业。转子部件，如压缩机盘、压缩机叶片和动力驱动轴，通常由这种合金制成。GH4169合金可以提供高达约650°C的最大有用工作温度的工作条件，以满足转子部件的要求。例如，具有较高的抗拉强度、断裂韧性、抗氧化性和优异的抗应力断裂性。

特别是，在设计在高温下运行的转子部件时，应主要考虑应力断裂。应力断裂通常涉及材料随时间变化的变形和断裂，并且由于应力或温度的增加而加速。蠕变应力断裂与材料在恒定应力下的缓慢变形有关，导致部件形状的永久性变化。这种类型的断裂主要以微观内腔的成核、生长和聚结为特征。到目前为止，已经研究了GH4169合金在最高使用温度条件下的应力断裂特性。尽管GH4169合金的加速应力断裂行为是航空航天结构应用中的主要考虑因素之一，但与极高温环境下的加速应力断裂相关的研究尚未得到深入探索。

本研究研究了GH4169合金在恒载荷和550 °C至700 °C不同温度条件下的蠕变断裂行为。最后使用拉森-米勒参数（LMP）评估应力断裂寿命。在应力破裂的变形过程中，仔细研究了裂纹萌生和扩展以及强化相的粗大实例。

本研究使用了直径为18 mm的双熔（VIM/VAR）铸锭生产的GH4169高温合金热轧棒材。采用Plasma 2000型电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）和HCS-500型高频红外吸收光谱法制得化学成分。GH4169合金的化学成分为：Ni 53.44、Cr 18.56、Mo 3.02、Nb 5.3、Al 0.44、Ti 1.04、C 0.026、P 0.005、S 0.001、B 0.002、Fe bal（wt.%）。GH4169合金通常用于固溶和时效条件，温度、时间和冷却速率的确切条件取决于应用需要。当应用于航空航天时，需要高拉伸强度和疲劳强度以及良好的应力断裂性能。因此，需要低于 delta-solve 的溶液处理和两步老化处理。合金的热处理基于AMS 5596标准，应力断裂试验采用基于ASTM E139标准的恒定载荷条件进行控制。应力断裂试验使用ATS（Applied Test Systems Inc.）进行。2330系列杠杆臂蠕变试验机。根据 ASTM E 8M-94a 标准的尺寸，将标具长度为 25.4 mm 的棒材试样加工成直径为 6.35 mm。应变速率范围为 2 × 10−5–10−3。在550、600、650、680和700°C下进行应力断裂试验。 应力水平选择在屈服强度的30%至90%之间。

使用标准机械抛光程序制备金相样品，并在150ml H 3 PO 4 + 10 ml H 2 SO 4 + 15 g的混合物中电解蚀刻。利用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）对微观结构特征进行研究。JSM-6480LV型扫描电子显微镜（SEM）用于观察合金中相的形貌和分布。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）分析了涉及γ“形貌和尺寸的亚结构特征。蔡司SUPRA 55型场发射扫描电子显微镜用于观察所有沉淀物的形貌和分布。

为了制备透射电子显微镜的样品，首先将样品机械处理至约100μm的厚度。随后从这些地面样品中冲压圆盘，并通过双射流电解抛光技术将这些圆盘变薄，该技术在大约 20 伏的电压下进行。电解液含有70%的丁醇、20%的乙醇和10%的高氯酸。JEOL JEM-2010 高分辨率透射电子显微镜 （TEM） 和选定区域电子衍射 （SAED） 用于识别和确认相。

GH4169是一种沉淀强化的镍铁基高温合金。平均直径和厚度分别约为30 nm和10 nm的相干圆盘状bct（DO22型超晶格）有序γ“沉淀物（Ni3Nb）在fcc γ矩阵中的沉淀是相干应变硬化和有序强化的贡献。非相干平衡斜方（Ni3Nb）δ相沉淀物在高达约1010°C时是稳定的，高于此温度δ相将被溶解。δ相在变形加工过程中起着重要作用，以提高抗应力断裂性。

在老化过程中，还会发生相干的准球形fcc（Ni3（Al，Ti））L12 γ′沉淀，其平均粒径在10至40nm之间。γ′对GH4169强度的贡献被认为是最小的。主要是因为沉淀物具有低反相边界能（APB γ“ ≈ 25APB γ′） 。先前的研究发现，Nb/（Ti+Al）原子浓度比的增加有利于γ“的沉淀，并且基质中所含的γ”和γ“的体积分别约为0.13和0.04。在650°C以上长时间使用时，γ“沉淀物可以转变为δ相。

GH4169合金在960°C固溶退火和两步时效处理后的显微组织。合金的晶粒尺寸在 5–20 μm 范围内，平均晶粒尺寸约为 10 μm。晶粒尺寸的确定方法遵循ASTM E112-96。合金的OM显微照片表明碳化物在基体和晶界处沉淀。晶界处的沉淀物δ相。

铬镍铁合金 718 （镍 718） 带材、线圈、箔、线材、AMS 5596、AMS 5597、ASTM B670、西屋电气NFD310021（核）、UNE N07718

应用

蜂窝

风箱

密封圈

紧 固件

间隔

描述

lnconel® 718 是一种镍铬合金，可沉淀硬化，在约 1300 °F （700 °C） 的高温下具有高蠕变断裂强度。718合金的时效硬化响应较差，允许退火和焊接在加热和冷却过程中没有自发硬化。与铝和钛硬化的镍基高温合金相比，这种合金具有优异的可焊性。

化学典型

镍+钴：50.00 -55.00 铬：17.00-21.00 钼：2.80 -3.30 铌+钽：4.75 -5.50 钛：0.65 -1.15 铝：0.20 -0.80 钴：最大 1.00 碳：最大 0.80 锰：最大 0.35 硅：最大 0.35 磷：最大 0.015 硫：最大 0.015 硼：最大 0.006 铜：最大 0.30 铁：平衡

INCONEL 718的物理性质

密度：0.296 lbs/in3,8.19 g/cm3 比热：Btu/lb°F（J/kg°C）： 在70°F（21°C）时：0.104（435） 平均热膨胀系数：in/in！° （mm/m/° C） 70 - 212 ° F （20 - 100 ° C）：7.6 x 10-5 （13.0） 弹性模量：KSI （MPa） 29.7 x 103 （204.9 x 103） 磁 导率， H = 200 奥斯特： 退火：1.013 退火和老化：1.011 熔点范围：2300 - 2437 ° F （1260 - 1336 °C）

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