长期时效对FGH96合金组织与力学性能的影响

周晓明，王志彪，冯业飞，曾维虎

(中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095)

粉末高温合金由于无宏观偏析、组织均匀、细小、抗氧化、耐腐蚀，具有优良的综合力学性能[1-2]，已成为制备先进航空发动机中关键热端部件的优选材料[3-4]。FGH96是第二代损伤容限型粉末高温合金，在多型先进航空发动机用涡轮盘制备中获得了广泛应用[5]，与第一代粉末高温合金FGH95相比具有更好的损伤容限、断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展能力[6]。FGH96合金的强化方式主要包括：W、Mo、Nb等高熔点合金元素的固溶强化，M23C6型碳化物和M3B2型硼化物的晶界强化，以及γ′第二相沉淀强化[7-11]。其中，γ′第二相沉淀强化是最重要的强化方式，其形状和尺寸对合金基体的强化效果产生重要影响[12]。基于FGH96合金的损伤容限特性，该合金需在粗晶条件下使用[13]，晶粒度通常控制在ASTM8级左右。与第一代高强型FGH95合金相比，γ′相质量百分含量有所降低，约为33%～36%[14]。

热挤压工艺已成为欧美国家粉末盘制备的重要工艺环节。 在三向应力的作用下，通过大变形量使合金的组织得到细化和均匀化，为后续超塑性等温锻造成形工艺的实现提供了良好的组织准备，提高了锻件在变形过程中的塑性，保证锻件的外观完整性，有利于提高粉末盘的组织均匀性，降低因变形不均匀而产生的残余应力，从而提高盘件的使用寿命和可靠性。国外在该技术领域长期对我国进行技术封锁。我国科研人员经过技术攻关，克服技术和设备等条件的不利影响，通过基础研究和工程化应用研究两个阶段，突破了粉末高温合金热挤压棒材制备中的多项关键技术，并带动了我国热挤压设备条件的改善和提升。……