何世慧1,甘宏伟1,冯鑫1,杨刚1,王晓钢1,姜潮2
摘要: 析出强化型镍基高温合金GH4169在高于650 ℃长期服役过程中,γ″强化相会逐渐向δ相转变,从而导致材料高温强度显著退化。对于长期服役构件而言,高温暴露后的剩余屈服强度是评估其承载能力和疲劳寿命的重要基础参数。然而,现有研究对析出相高温转变、形貌演化与剩余强度退化之间的定量关联仍不充分。针对上述问题,本文对3种具有不同初始组织状态(商用态、标准态、改进态)的GH4169合金在高温时效前后的析出相演化及屈服强度变化规律开展了系统的实验研究。结果表明,800 ℃高温时效可显著促进γ″→δ相转变,商用态和标准态样品以晶内析出相粗化和长针状δ相生长为主,而改进态样品则主要表现为晶界δ相缓慢长大。结合微观组织表征结果,基于晶粒尺寸、基体成分、析出相尺寸与体积分数及位错密度等组织参数,建立了基于实测组织参数、考虑γ″→δ转变及非球形析出相形貌演化的屈服强度模型。模型将富Nb析出相按形貌和尺寸划分为纳米级γ″相、颗粒/短棒状析出相及长针状δ相,并分别评估其强化贡献。模型预测结果与室温及650 ℃屈服强度实验值吻合良好,误差均小于8%。研究结果可为GH4169合金长期高温暴露后的剩余强度评估提供组织参数化方法参考。