热处理对GH4738镍基超合金微观结构演变及拉伸性能的影响

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Effect of Heat Treatment on Microstructural Evolution and Tensile Properties of GH4738 Ni-Based Superalloy

GH4738镍基超合金热处理研究表明，提高固溶温度导致晶粒粗化，而冷却速率影响晶粒尺寸；Cr-rich M23C6碳化物随温度升高从离散颗粒演变为沿晶界连续链状，γ'相分布从双模态转为单模态；优化热处理（油冷固溶+时效）显著提升抗拉性能，断裂模式随温度升高由延性转为混合模式，强化机制以沉淀强化为主，辅以溶质和晶界强化。

　　

摘要

本研究采用多尺度表征方法系统地探讨了热处理对GH4738镍基超级合金微观结构演变和拉伸性能的影响。结果表明，提高固溶温度会导致晶粒尺寸增大，而提高固溶冷却速率则会使晶粒尺寸减小。随着固溶温度的升高，富铬M₂₃C₆碳化物的含量增加，其形态从分散的颗粒状发展为链状，并最终在晶界处形成连续分布。随着固溶温度的进一步升高，球形的γ′相分布从双峰态转变为单峰态。室温下的拉伸试验表明，主要的变形机制是堆垛错位剪切。通过实施包括亚固溶处理（1000°C下固溶4小时并采用油冷）、稳定处理以及时效处理（845°C下固溶4小时并采用空气冷却，随后760°C下固溶16小时并采用空气冷却）的热处理工艺，该合金表现出更优异的总体拉伸性能。此外，随着固溶温度的升高，合金的断裂模式从韧性断裂转变为韧性-脆性混合断裂。主要的强化机制是沉淀强化，其次是固溶强化和晶界强化。这些发现为优化GH4738超级合金的热处理制度提供了宝贵的见解。