高溫合金GH4145是20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的以Y'[Nis (Al , Ti ,Nb)]為主要強(qiáng)化相的鎳基時(shí)效硬化型合金。主要應(yīng)用:航空發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等;核反應(yīng)堆;氣輪機(jī)渦輪葉片,砂輪;要求耐松馳的平面彈簧和螺旋彈簧;傳感器;熱空氣管道系統(tǒng);壓力容器。GH4145在980 ℃以下具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能,800 ℃以下具有較高的強(qiáng)度,540 ℃以下具有較好的耐松弛性能,同時(shí)還具有良好的成形性能和焊接性能,在低溫環(huán)境中有優(yōu)異的機(jī)械性能。

用天平按表1配料 ,進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉合金,再進(jìn)行真空電弧重熔。

將GH4145試樣在箱式電阻爐內(nèi)進(jìn)行固溶處理，調(diào)整固溶處理的溫度,觀察晶粒度如圖1所示。經(jīng)過試驗(yàn)得知950～1020 ℃晶粒度均在8級(jí),超過1020 ℃晶粒度開始下降比較明顯,在1140 ℃以上晶粒度急劇變化 ,變得比較粗大。

試驗(yàn)中 GH4145在室溫～800 ℃均保持較高的彈性模量,彈性模量隨溫度的變化稍平緩,超過800彈性模量下降趨勢(shì)增大,到了1000 ℃以上彈性模量E接近130GPa ,見圖2。

GH4145合金在適當(dāng)變形后經(jīng)過不同溫度時(shí)效后的抗拉強(qiáng)度如圖3所示。時(shí)效溫度從670～745 ℃,時(shí)效時(shí)間16h。抗拉強(qiáng)度的峰值出現(xiàn)在溫度720℃,達(dá)到1650MPa。此后隨著時(shí)效溫度的升高,抗拉強(qiáng)度逐漸下降。

按GB/ T239-1999金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法 ,在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上對(duì)GH4145合金絲材進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。國家某電站用彈簧技術(shù)要求是正反各轉(zhuǎn)3圈,在滿足使用要求的測(cè)試后,繼續(xù)進(jìn)行了破壞性扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。彈簧能達(dá)到4.5圈的扭轉(zhuǎn),也就是經(jīng)過16420°的扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果見表2。

按GB/ T238-2002金屬線材彎曲試驗(yàn)方法 ,對(duì)兩爐號(hào)兩種規(guī)格(2.0 、o.9)的GH4145絲材進(jìn)行彎曲試驗(yàn) ,某電站工程用彈簧要求的技術(shù)指標(biāo)是彎曲6次而不出現(xiàn)表面無開裂折疊﹑毛刺等現(xiàn)象。彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表3。

(1)GH4145在高溫下保持較高的彈性模量,在800 ℃時(shí)動(dòng)態(tài)彈性模量仍然能達(dá)到170GPa 。(2)GH4145絲材變形后加時(shí)效的最佳溫度為720 ℃×16h ,抗拉強(qiáng)度能達(dá)到1650MPa 。(3)GH4145合金絲扭轉(zhuǎn)次數(shù)達(dá)到正負(fù)各3圈,彎曲次數(shù)達(dá)到7次 ,時(shí)效態(tài)繞簧纏繞7圈不發(fā)生折疊、起刺﹑裂紋等缺陷。