GH4169G 合金锻件中间层完全再结晶的合金在室温、650℃、680℃下的拉伸 性能，650℃/725MPa 下的持久性能，595℃/825MPa 下的蠕变性能及低周疲劳性能 均高于表层不完全再结晶的混晶合金。中间层完全再结晶晶粒组织中δ相在晶界 与晶内均匀析出，晶界与晶内强度匹配，且晶粒间协调变形能力相当，故力学性 能较好。表层合金的混晶组织中，δ相主要聚集于小晶粒析出，大晶粒晶界δ相 贫化，晶界强度降低，成为裂纹萌生与扩展的通道，且大小晶粒间协调变形能力 差，从而降低了合金的力学性能。
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沈阳理工大学硕士学位论文
主元素Al、Ti和Nb的含量来控制γ′和 γ″相沉淀析出行为；还有一种是调整微量元 素种类与含量来增强其晶界结合力或改善析出相等来提高合金高温性能[11]。在 GH4169合金中，通过长期的应用和研究，发展了直接时效优质、高强合金以及改 进型等各种GH4169合金[12-13]。
GH4169G 锻造饼坯表层及边缘变形量较小，温度较低，再结晶不完全，应力 不能有效释放，形成具有魏氏体或δ相析出相对较多的混晶组织；饼坯中心是完 全再结晶后的细晶组织，并且δ相在晶界与晶内均匀析出。中间层完全再结晶晶 粒度为 ASTM7.5-11.5 级，表层不完全再结晶晶粒度为 ASTM3-6 级。
它以镍、钴、铁为基，在较大的温度范围，严酷的工作应力和条件下，保持 良好的稳定性的一类合金[2,3]。高温合金具备较高的高温强度、优异的蠕变性能和 疲劳性能、良好的组织稳定性、较高的抗氧化性和抗热腐蚀等力学性能[4-6]。
1.1 GH4169 合金简介
GH4169 高温合金旧牌号为 GH169，美国牌号为 Inconel718，是一体心立方的 γ″和面心立方的 γ′沉淀强化的镍基变形高温合金。GH4169(Inconel718)是一种含 合金元素种类多、合金化程度高的镍基变形高温合金，在 650℃以下具有强度高、 塑性好等良好的综合性能，因此该合金应用广泛，几乎占了我国高温合金用量的 一半，成为高温合金的支柱产品。在航天飞机发动机中，大约有 1500 个零件采用 了 IN718 合金，约占总重量的 51%。目前大多数先进的涡轮盘材料都采用 GH4169 合金制造[7]。现在，除了作为飞机发动机材料的用途（仍然是最主要的用途）以外， GH4169 合金已经成为原子能、低温以及要求抗环境导致开裂等场合的通用高温合 金[8]。
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Meanwhile inconsistent compatibility of grain deformation also worse the mechanical properties of the alloy in surface layer.
Key words: GH4169G alloy; as-cast alloy; forging alloy; microstructure; mechanical properties
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第 1 章 绪论
第 1 章 绪论
高温合金是伴随着航空发动机的发展而开发出来的一类合金。高温合金的发 展始于二十世纪三十年代，最初主要用于航空发动机的经济具有重大战略意义的金属材料，广 泛应用于航空、航天、能源、交通运输和化学工业等领域。主要应用于制造航空、 航天发动机和核反应堆中的高温环境下的各种关键零件[1]。
The tensile strength at room temperature, 650℃ and 680℃, the stress rupture life at 650℃/725MPa, the creep property at 595℃/825MPa and the low cycle fatigue life of the alloy in the intermediate layer are higher than those of the alloy in the surface layer. The homogeneous delta phases precipitation and consistent compatibility of gain deformation bring about relatively good properties for the forging alloy with complete recrystallized structure. Delta phases precipitate in small grains and are deficient in the boundary of big gains for the forging alloy with duplex structure, which weak the strength of grain boundary and the cracks is prone to initate and propagate here;
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关键词：GH4169G 合金；铸件；锻件；显微组织；力学性能
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Abstract
GH4169 alloy is widely used in fields of aerospace and petroleum industry due to its excellent properties. GH4169G alloy is a modified alloy, which is developed by micro-alloying the conventional GH4169 alloy with phosphorus and boron. In this paper, the microstructure, segregation and homogenization parameter in GH4169G ingot alloy and microstructure, mechanical properties and fracture behaviors in GH4169G forging alloy are investigated.
It is found that the concretionary microstructures are γ matrix, Laves phase in the interdendritic zone, TiN and NbC in as-cast alloy. The elements of iron and chrome are rich in the dendrite arm, and nickel, niobium, titanium and phosphorus are rich in the interdendritic zone. It also has been revealed that the phosphorus is enriched in Laves phase and the content of phosphorus increases from the edge to the centre which segregates separately with boron in as-cast. Boron is enriched not only in the niobium carbide, but also in another new phase. The homogenization process of GH4169G as-cast alloy consists of three steps: 1120 ℃× 15 h +1160 ℃× 5 h + 1190 ℃× 50 h, AC.
The grain structure and delta phase in typical positions of forging GH4169G alloy are investigated. The results show that the duplex grain structure with Widmannstatten pattern or delta phases in the surface layer and edge of the alloy formed in the condition of small degree of deformation, forging stress and low temperature; and the isometric crystal with a small quantity of delta phases in the intermediate layer of the forging flan formed. The grain sizes of the isometric crystal in the intermediate layer and duplex grain structure in the surface layer are ASTM7.5-11.5 and ASTM3-6, respectively.
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