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无锡国劲合金有限公司
无锡国劲合金有限公司
阅读：481发布时间：2017-8-26
无锡国劲合金有限公司专业供应高温、高压、耐蚀合金无缝管、管件产品。公司产品质量稳定，成为核火电厂、石油、化工、汽车等行业供应商。
317L、 GH4698镍基高温合金是一种广泛应用于无锡国劲合金有限公司航天领域的合金,在高温下机械性能良好,抗氧化性能和抗疲劳特性优良,制成的涡轮盘等部件使用可靠性较高。此种合金由于含有大量强化机体的添加元素因此强度硬度非常高,在室温下其强度可达到钢材的数倍以上,该合金的塑性成形需要在高温下进行,因此掌握高温下GH4698合金的塑性流动行为以及无锡国劲合金有限公司锻造工艺就显得尤为重要。研究表明金属的本构方程可描述其塑性流动行为,而金属热加工图可以确定无锡国劲合金有限公司锻造工艺,故在本文中对它们展开了研究。本文中利用MTS810.13试验机获得了GH4698高温合金在1223K~1423K温度范围内的热压缩真应力-应变曲线,通过分析所得到的不同应变速率下的应力数据研究了该合金的流动应力与变形温度及应变速率等参数之间的关系,发现同一温度下材料的流动应力值随着应变速率的增大而增大,同一应变速率下材料的流动应力值随着温度的升高而减小,且所有应力-应变曲线的形状都是相似的。为了描述GH4698高温合金的塑性流动行为,本文中基于两种不同的数学模型分别建立了材料在高温下的本构方程。通过综合分析所建立的本构方程的度、误差分布情况以及计算量zui终得出文中选用的基于考虑应变影响的Arrhenius模型和学者修正后的Zerilli-Armstrong模型所建立的本构关系精度都比较好,但学者修正后的Zerilli-Armstrong模型计算量较大且误差分布区间较广,因此考虑应变影响的Arrhenius本构模型计算更方便,且在预测单个应力时误差更小。为了确定GH4698高温合金的无锡国劲合金有限公司锻造工艺,本文中基于相关准则建立了此合金在特定温度范围内的热加工图。通过分析加工效率图的区间得知该金属在高温、中等应变速率变形条件下加工效率值较高,通过分析失稳图上的失稳区间可知该金属主要在低温、低应变速率和高温、高应变速率变形条件下容易发生流变失稳。zui终通过分析及实验验证得出该金属在温度为1300K~1423K、应变速率在0.01s-1~1s-1时加工性能,此时即可保证加工效率较高又不会出现流变失稳现象。为了研究GH4698高温合金在热变形过程中的回复再结晶现象,本文中通过相关理论研究发现材料在临界应变位置其加工硬化率曲线会出现拐点特征,基于此建立起了该金属的临界应变方程以及回复再结晶体积分数方程,通过分析晶粒尺寸与不同参数之间的关系并基于相关模型建立起了该金属的再结晶晶粒长大模型,通过对比分析试验所测得的实际晶粒尺寸与模型预测尺寸发现此模型误差较小,可用来描述该金属在热变形或热处理过程中的晶粒长大现象。
GH4698合金是在俄罗斯ЭИ698合金的基础上添加微量元素进行改型发展而来的合金。随着国防发展的需要，GH4698合金被选为特大型涡轮盘用高温合金，对此，本文对特大型GH4698合金涡轮盘进行了研究。研究内容主要包括三个方面：合金热压缩试验，包括流变应力、再结晶行为等；特大涡轮盘组织、性能不均匀性研究；特大型涡轮盘热处理制度研究。通过以上技术基础实验研究，在国内研制成了直径为800毫米的特大型涡轮盘零件。①合金热压缩试验对GH4698合金在MTS进行圆柱形试样的恒定应变速率等温热压缩试验，试验温度为950-1100℃，应变速率(?)为0.001 s-1、0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1，应变量为10-70％。研究表明：合金在950℃和1000℃当变形量达到70％未发生动态再结晶，当变形温度达到l100℃、变形量达40％以上，合金发生*动态再结晶。经热处理后，全部发生静态再结晶。②特大涡轮盘组织性能不均匀性研究新试制GH4698合金涡轮盘直径远远大于以往无锡国劲合金有限公司用涡轮盘尺寸。随着涡轮盘直径的增大，变形过程中涡轮盘不同部位变形参数有较大差异，这就导致涡轮盘成型以后，不同部位组织、性能的不均匀性。俄罗斯对特大型GH4698合金涡轮盘不同部位性能提出了不同的考核指标。研究结果表明，轮毂处性能远远低于轮缘部位；特大型涡轮盘轮毂存在因变形条件不理想造成的粗大晶粒和大尺寸不规则块状碳化物。在GH4698合金涡轮盘中存在两种大小相间的γ’相，通过对特大型涡轮盘轮缘和轮毂试样进行相分析可知，涡轮盘轮毂和轮缘γ’相总量和各元素含量基本一致，γ’相数量达到26％左右，轮缘小γ’相粒度主要为10-36m，大γ’相尺寸为96-300m；轮毂小γ’相粒度稍大于外环，主要分布在18-60nm之间，而大γ’相粒度与外环相当。因而对于不同尺寸的γ’相，位错通过机制也有所不同，切割机制和Orowan绕过机制将共同存在。这种大小γ’相共存的组织形态有利于合金得到优良的综合性能。③热处理制度对涡轮盘组织、性能的影响由于特大型GH4698合金涡轮盘各级别盘件性能要求不同，都高于现行无锡国劲合金有限公司盘技术标准，并要求对特大型涡轮盘1/2R以内部位进行性能检测，这是在无锡国劲合金有限公司盘件上从没出现过的新情况。对此，为了得到各部位性能较好匹配的特大型涡轮盘，需要对特大型涡轮盘热处理制度进行探索。对涡轮盘试样进行不同温度和保温时间的固溶处理可知，涡轮盘试样在1050℃进行固溶处理得到的晶粒存在明显不均匀现象；1150℃以上固溶晶粒将显著长大，合金强度降低；而1100℃固溶处理8小时空冷可得到理想的晶粒和性能。在一定固溶温度和保温时间下的晶粒尺寸可用下式进行估算：二次固溶冷却速度在一定的范围内不会对合金性能产生显著影响，但当冷却速度低于一定水平后会导致合金室温屈服强度的显著衰减。经过对涡轮盘冷却速度的实际测量可以得知涡轮盘冷却速度与盒冷速度非常接近，因而二次固溶后对涡轮盘采用空冷不会造成盘件性能的显著降低。从不同热处理制度对特大型涡轮盘试样组织、性能的影响可知，下述三种热处理均能得到理想的组织和性能。1)1100℃/8h,AC+1000℃/4h,AC+775℃/16h,AC2)1100℃/8h,AC+1000℃/4h,AC+775℃/16h,AC+700℃/16h,AC3)1000℃/8h,AC+650℃/20h,AC+775℃/16h,AC选择Ⅰ制度在GH4698合金特大型涡轮盘整体件上进行了试验，得到了理想结果。④用本项目基础实验研究优化的模锻工艺和热处理工艺，研制了φ800毫米的大型GH4698合金涡轮盘零件，经检测分析，其组织和性能均达到技术要求。通过该产品的试制，形成了一条适合公司的生产技术条件的制造大型高温合金涡轮盘的技术路线。
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