GH159鈷基變形高溫合金
材料牌號(hào)：GH159
美國(guó)牌號(hào)：MP159
一、GH159概述
GH159合金是在國(guó)外多相鈷基高溫合金（MP合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型高強(qiáng)度多相鈷基高溫合金。它的主要特點(diǎn)是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片狀ε相來阻止位錯(cuò)的長(zhǎng)程運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)化，再經(jīng)過時(shí)效處理析出彌散的Ni3X相補(bǔ)充強(qiáng)化。該合多金具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性和高的應(yīng)力腐蝕抗力等綜合性能，并且在650℃的高溫下仍能保持其高強(qiáng)度的特性。該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛機(jī)用超高強(qiáng)度緊固件。供應(yīng)的主要品種是冷拉棒材。
1.1 GH159材料牌號(hào) GH159。
1.2 GH159相近牌號(hào) MP159(美國(guó))。
1.3 GH159材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.4 GH159化學(xué)成分 見表1-1。
表1-1
%
C Cr Ni Co Mo Fe Ti Al Nb B Mn Si P S
不大于
≤0.04 18～20 余 34～38 6～8 8～10 2.5～3.25 0.1～0.3 0.25～0.75 0.03 0.20 0.20 0.02 0.01
1.5 GH159熱處理制度 固溶處理1040～1055℃,4～8h,水冷+在室溫進(jìn)行48%±1%的冷拔變形＋時(shí)效處理650～675℃，4～4.5h，空冷。
1.6 GH159品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 可以供應(yīng)d5～25mm的冷拉棒材，供應(yīng)狀態(tài)為冷拔態(tài)。
1.7 GH159熔煉與鑄造工藝 采用真空感應(yīng)加真空電弧重熔的雙聯(lián)生產(chǎn)工藝。
1.8 GH159應(yīng)用概況與特殊要求 該合金主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的緊固件，在600℃下性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期使用。是目前綜合性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)緊固件材料。
合金主要是經(jīng)過冷變形誘發(fā)產(chǎn)生大量網(wǎng)狀分布的ε相進(jìn)行強(qiáng)化。因此，對(duì)冷拔變形的工藝參數(shù)要嚴(yán)格控制。變形量過小，強(qiáng)度不足；變形量太大，強(qiáng)度升高，但塑性降低。實(shí)踐證明，當(dāng)冷變形量控制在下限時(shí)合金具有較好的綜合性能。
二、GH159物理及化學(xué)性能
2.1 GH159熱性能
2.1.1 GH159熔化溫度范圍 熔點(diǎn)1318℃[1]。
2.1.2 GH159熱導(dǎo)率 見表2-1。
表2-1[1]
θ/℃ 100 200 300 400 500 600 700 800
λ/(W/m•℃) 冷拔狀態(tài) 11.3 14.1 15.6 17.4 19.1 21.0 23.0 24.6
冷拔＋時(shí)效狀態(tài) 11.0 13.8 15.3 17.1 18.6 20.5 21.0 -
2.1.3 GH159線膨脹系數(shù) 見表2-2(冷拔＋時(shí)效狀態(tài))。
表2-2[3]
θ/℃ 25～100 25～200 25～300 25～400 25～500 25～600 25～700 25～800
α/10-6℃-1 14.3 14.2 14.2 14.6 14.9 15.1 16.0 18.2
2.2 GH159密度 ρ=8.33g/cm3[2]。
2.3 GH159電性能 合金的電阻率見表2-3。
表2-3[1]
θ/℃ 25～100 25～200 25～300 25～400 25～500 25～600 25～700 25～800
α/10-6℃-1 14.3 14.2 14.2 14.6 14.9 15.1 16.0 18.2
2.4 GH159磁性能 合金在25℃時(shí)的磁導(dǎo)率為1.00265[2]。
2.5 GH159化學(xué)性能
2.5.1 GH159耐腐蝕性能 該合金具有的抗縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。在典型的氯化鐵實(shí)驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕。在擦鹽試驗(yàn)中未發(fā)生損壞。交替浸漬證明該合金具有良好的抗氫脆和應(yīng)力腐蝕開裂的能力。