GH4037镍基高温合金机械性能研究改进GH37

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多年来，镍基高温合金因其优异的综合性能在航空航天领域发挥了重要作用[[1]、[2]、[3]、[4]]。为了满足更恶劣的使用环境条件，对镍基高温合金的性能提出了更高的要求。镍基高温合金的发展包括两个方面：合金成分的改进[[5]、[6]、[7]]和加工工艺的创新[8,9]。通过改善合金成分，可以提高镍基高温合金的强度。然而，变形阻力同时增加，导致成形难度增加。因此，改进镍基高温合金的加工技术至关重要。半固态加工（SSP）是克服这些问题的成熟且有潜力的金属成形技术[10]，触变是应用最广泛的成形方法之一[11]。在过去的几十年里，铝合金[12,13]、镁合金[14,15]和钢[[16]、[17]、[18]]的触变成形引起了更多的关注，并在工业领域得到了极大的发展和成功应用。然而，关于镍基高温合金半固态成形的研究很少[19]。因此，有必要研究镍基高温合金的半固态加工。

对于镍基高温合金，在确定其化学成分后，主要通过热处理改善其组织和力学性能。Kim等人研究了热处理对镍基高温合金CM 247 LC组织和蠕变行为的影响，发现γ'相的析出取决于热处理路径，热处理后样品的蠕变性能得到改善[20]。Lei等报道，当对镍基高温合金进行热处理时，其组织和硬度可以平衡[21]。Tian等研究了混合镍基高温合金粉末的微观组织和力学性能，发现在两种热处理下，试样获得了非树枝状的微观结构，拉伸性能得到增强[22]。这些结果表明，热处理可以有效改善镍基高温合金的显微组织和力学性能。GH4037合金是一种典型的析出强化合金，主要由γ′沉淀物和碳化物强化[23]。热处理对γ'颗粒和碳化物的形状和分布有显著影响[21]，热处理是GH4037合金获得均匀的微观结构和井机械性能的必要过程。镍基高温合金半固态加工的研究很少，对成型件热处理的研究也从未报道过。因此，研究热处理对GH4037合金触变成分的影响具有重要意义。

拉伸试验是评估成型零件机械性能的最基本和最有效的方法之一。周等人研究了高W含量铸造镍基高温合金在20 °C至1100 °C下的拉伸行为[24]。Cui等人研究了M951G合金在室温至1100°C范围内的拉伸性能[25]。至于镍基高温合金，由于特殊的使用环境，它们的高温性能至关重要。因此，有必要对触变GH4037零件在不同温度下进行拉伸试验。

本研究主要关注热处理对触变法制造的GH4037部件的微观组织和力学性能的影响。对比分析了触变件在热处理前后的显微组织、析出物、高温行为和变形行为。有望为触变成形在镍基高温合金领域的可行性提供理论依据，验证热处理对提高触变零件质量的重要性。

由于制造半固体坯料的困难，关于高温合金半固态加工的研究很少报道。在这份手稿中，为了制造高温合金的半固体坯料，首先提出了一种称为锻造高温合金半固体等温处理（SSITWS）的新方法。研究了等温温度和浸泡时间对Ni基高温合金GH4037半固态组织的影响。结果表明，半固态等温处理可得到锻造GH4037高温合金的近球状微观组织。在1350 °C和1360 °C下，随着浸泡时间的延长，平均晶粒尺寸增大，圆度降低。 当等温温度升高至1370 °C或1380 °C时，由于破碎机理和粗化机理的结合，微观结构演化复杂。在1390 °C时，在微观结构中明显观察到树枝状晶粒。随着等温温度和浸泡时间的增加，微观结构中出现了液边界膜粗化行为。随着浸泡时间的增加，粒内液滴的尺寸增大，但数量减小。当等温温度较高时，粒内液滴消失。1360 °C的粗化速率常数低于1350 °C的粗化速率常数。 然而，当等温温度高于1370 °C时，粗化动力学不适合描述微观结构的演变。离散的碳化物沉淀出现在晶界中。Ti和Mo在晶界中的分布高于固体晶界，其他元素在晶界和晶界内部的分布均匀。

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