高溫合金GH4145是20世紀80年代中期開發(fā)的以Y'[Nis (Al , Ti ,Nb)]為主要強化相的鎳基時效硬化型合金。主要應用:航空發(fā)動機的環(huán)形件、結(jié)構(gòu)件和螺栓等;核反應堆;氣輪機渦輪葉片,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 ℃以下具有較高的強度,540 ℃以下具有較好的耐松弛性能,同時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)異的機械性能。

用天平按表1配料 ,進行真空感應熔煉合金,再進行真空電弧重熔。

將GH4145試樣在箱式電阻爐內(nèi)進行固溶處理，調(diào)整固溶處理的溫度,觀察晶粒度如圖1所示。經(jīng)過試驗得知950～1020 ℃晶粒度均在8級,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彈性模量下降趨勢增大,到了1000 ℃以上彈性模量E接近130GPa ,見圖2。

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

按GB/ T239-1999金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法 ,在扭轉(zhuǎn)試驗機上對GH4145合金絲材進行扭轉(zhuǎn)試驗。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試后,繼續(xù)進行了破壞性扭轉(zhuǎn)試驗。彈簧能達到4.5圈的扭轉(zhuǎn),也就是經(jīng)過16420°的扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)試驗結(jié)果見表2。

按GB/ T238-2002金屬線材彎曲試驗方法 ,對兩爐號兩種規(guī)格(2.0 、o.9)的GH4145絲材進行彎曲試驗 ,某電站工程用彈簧要求的技術(shù)指標是彎曲6次而不出現(xiàn)表面無開裂折疊﹑毛刺等現(xiàn)象。彎曲試驗結(jié)果見表3。

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