前言

GH710合金是一种高Al、Ti含量的难变形的镍基高温合金，具有良好的拉伸强度、高温持久和疲劳性能，特别是在900℃以上具有高强度、抗氧化性能和组织稳定性，主要用来制造高推重比、高效率发动机涡轮盘件，也可制造整体燃气涡轮转子，工作温度可达980℃。对铸锻GH710合金组织与性能进行了研究。

【资料图】

1 试验用料及方法

试验用材料是采用经真空感应+真空自耗冶炼工艺制备的φ240mm的GH710合金锭坯，经自由锻单向拔长为φ210mm的锻棒，原材料化学成分

见表1。合金锻造变形采用等温锻造工艺，试验在630t液压机上进行，模具材料采用铸造高温合金。坯料加热温度为1100℃,变形量为50%,锻后空冷。锻件热处理制度为1170℃×4h,空冷+1080℃×4h,空冷+845℃×24h,空冷+760℃×6h,空冷；热处理在RJX-4-13箱式高温电阻炉中进行。合金组织分析按照常规程序制备金相试样，侵蚀剂为50ml氢氟酸+20ml盐酸+10ml过氧化氢。

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2试验结果及分析

2.1棒材组织和性能

由于GH710合金化程度高，尤其是其A1Ti含量高达7.5%,形成的γ含量达45%左右，铸锭中易产生元素偏析，铸态组织枝晶严重，枝晶间富含大量初生γ及MC相，使得铸锭热变形性能较差，开坯时极易产生锻造裂纹。

GH710合金铸锭经自由锻开坯拔长得到的棒材，低倍组织致密，无肉眼可见的冶金缺陷，但晶粒组织较为粗大，且组织均匀性差，部分大晶粒内部存在残留枝晶，显微组织见图1。棒材低倍组织粗大及残留枝晶的存在，主要原因是锻造开坯变形量不够。

对GH710合金棒材进行标准四段热处理后，测试棒材轴向、弦向室温拉伸性能、815℃缺口持久性能、980℃光滑持久性能，性能结果见表2～4.可见，合金棒材具有良好的室温拉伸性能，轴向及弦向屈服强度均达到900 M Pa。在815℃试验应力为402MPa时，其缺口持久寿命大于332 h,但980℃光滑持久性能偏低，在试验应力为120MPa时，寿命在20～40h之间。

2.2锻件组织和性能

GH710合金经锻造变形后，进行标准四段热处理，饼坯锻件的显微组织比棒材得到明显改善，棒材中的粗大晶粒组织得到有效破碎，合金实现了完全再结晶，锻件各部位晶粒组织细小、均匀，饼坯锻件晶粒组织如图2(a)、(b)所示。在饼坯锻件中也发现了一些残余的y+γ共晶组织，有的y+γ共晶组织形状完整，也有些γ+γ共晶组织已得到明显的破碎，如图2(c)、(d)。Y+γ共晶组织是高强度铸造高温合金的常见组织，它是塑性相，变形可以将其拉长或破碎，在热处理过程很难溶解。

变形是影响合金γ+γ共晶组织稳定性的主要因素，大的变形量有利于消除合金中的γ+γ共晶组织，但对于某些高强度的铸造高温合金，即使经挤压变形，Y+γ共晶组织仍被保留下来。

饼坯锻件经热处理后，切取弦向试样对其室温拉伸性能、980℃光滑持久性能、815℃缺口持久性能进行测试，性能结果见表5～7。合金经等温锻造变形后，室温拉伸性能比棒材略有降低，但980℃光滑持久寿命大幅度提高，达到60～90h。

对光滑持久试样断口形貌进行观察，试样持久断口形貌如图3所示。

3结论

(1) 锻造变形可以消除GH710合金中枝晶组织，细化合金晶粒，提高合金高温持久性能。

(2)具有严重枝晶组织的GH710合金棒材，在1100℃经50%的锻造变形及标准四段热处理后，合金中仍存在残余γ+γ共晶组织，它的存在影响了合金持久性能的发挥。

4 结语

(1) 经过预处理的碳粉和铝粉、六氯乙烷混合均匀压制成块后使用，可使碳的吸收率稳定在90%左右。

(2)按照研究确定的工艺条件，可以生产出质量十分稳定的铝钛碳晶粒细化剂。用精炼剂R精炼、搅拌和适当的熔体处理技术，可显著提高AlTiC的洁净度，还可优化TiC、AlTi粒子的尺寸与分布，提高细化效果。

(3)AH5Ti0.2C晶粒细化剂在铝铸轧及铝轮毂两大铝加工行业应用结果表明，铝钛碳细化剂是替代铝钛硼细化剂的理想产品。