摘 要：为充沛发掘堆积强化型镍基高温合金CH4202管材功用，以满足我国航天新式发动机的要求，研讨了固溶处理温度对合金组织及拉伸功用的影响规则.结果表明，在1050~1075℃范围固溶处理后合金晶粒度无明显改动，当固溶温度升至1100℃时，合金部分出现反常晶粒长大，当固溶温
度抵达1150℃时，合金
晶粒均匀长大.随固溶温度升高，合金晶界硼、碳化物数量明显减少，由链状向孤立的颗粒状改动.随固溶温度升高，GH4202合金室温及高温拉伸强度均呈下降趋势，特别以屈服强度下降高低最为明显.合金的室温面缩率随固溶温度升高而下降，且下降高低较大，但室温开裂延伸率改动并不明
显；700℃下合金的断面缩短率与开裂延伸率随固溶温度的改动均表现为先升高后下降的趋势.1110℃保温30min后水冷， 此刻合金晶粒度为5.0级、晶界碳化物呈纤细链状， 晶内堆积强化y相弥散分出，可确保合金具有优异的室温及高温力学功用、GH4202合金最佳固溶处理工艺为
随着航天工业对推进器推力和环保的要求不断提高11-31，我国引进并开发了120t大推力液氧火油补燃火箭发动机技术(6.为减重抵达增大推比，一同确保安全，将发动机所原用的10mm厚焊接燃气导管改换成可以承受30MPa压强， 工作温度掩盖-187~400℃的无缝管材.一同，为防止富氧条件
下的金属燃烧问题，大推力液氧火油补燃火箭发动机的燃气导管，选材定为镍基堆积强化型GH4202合金无缝管”.这是由于CH4202具有出色的铸造、铸造和焊接功用，其无缝燃气导管可以确保发动机推力的要求.
由于我国高温合金无缝管材的研发与生产，首要以不含或含少数Al、Ti等强化元素的固溶强化型合金为主，因此在大型揉捏制备镍基时效强化型合金管材范畴，尚缺少有关成形才能、热处理工艺及组织控制的相关深人研讨19-11).迄今为止，CH4202合金无缝管材的制备，均选用管坯机械钻孔
而成，其成材率低、产品批量小、固溶热处理优化温度区间波动明显等问题，成为困扰发动机研发的瓶颈[7-8.GH4202合金系y相强化的镍基变形高温合金，其他分出相包含M，B，型硼
化物和MC、M，C。碳化物等，用于液氧火油火箭发动机无缝管材，需求材料具有优异的室温及高温力学功用112-15].为此，需求经过调整材料的固溶处理工艺，合理控制合金的晶粒度及第二相，以优化合金强耐性，满足航天新式发动机部件运用需求.本文以GH4202合金为研讨方针，探讨了
固溶处理温度对合金组织及室温、高温拉伸功用的影响规则和机制，为液氧火油火箭发动机用GH4202合金管材的制品组织控制供给依据.
1 实验材料和研讨方法
研讨用GH 4202合金选用真空感应VIM+真空自耗VAR真空双联锻炼， 经均匀化处理、开坯、铸构成p210mm棒材，再经热轧后成直径20mm棒材.合金首要化学成分(质量分数/%)为C0.08，Cr18.50，Mo4.52，W4.37，Ti2.45，Al1.36，Mn0.34，Si0.51，S0.01，P0.01，Fe3.82，B0.01，
Ce0.01，Ni余量.合金经
标准热处理后初始晶粒度8.0级(均匀晶粒标准为22pm，图1)，组织为y相基体上均匀分布的y相，晶界上的M，C。型碳化物呈链状分布，晶内y相呈球状，分出总量约占23%a.
将合金分别在1050、1075、1100和1150℃进行30min的固溶处理， 以承认最佳固溶温度.每一固溶原则施行后，均选用水冷，并进行850C、5h(空冷)的时效处理.参照GB/T228-2015《金属材料拉伸实验》标准， 在MTS 810材料实验机上对合金进行室温及700℃高温拉伸功用检验，初始应变速
率为10-/s.
运用OLYMPUS GX 71型金相显微镜(OM) 、JSM-6480LV型与JEOL JSM-7800F型扫描电镜(SEM) 和JX A-8530型电子探针(EPMA) 分别对不同状态下的合金进行显微组织调查与剖析.
2 结果与评论
2.1 固溶温度对GH4202合金组织的影响固溶温度对GH4202合金晶粒组织的影响如图2所示.可见，1050~1075℃固溶处理后合金晶粒度无明显改动，仍为8.0级；当固溶温度升高至1100℃时，合金部分出现反常晶粒长大，单个晶粒抵达2.0级；当固溶温度升高至1150℃时，合金晶粒均匀长大，
晶粒度为2.5级.鉴于产品标准要求GH4202合金管材的晶粒度为3.0级以上，终究固溶温度应低于1150℃.
GH4202合金的首要强化相y相的全溶温度约为960℃至1014℃(随Al+Ti含量添加而略升高).在本研讨的固溶温度范围内，GH4202合金的y相均可完全回溶.由于合金固溶后采纳水冷，冷却过程中简直无y相分出.图1(c)所示为GH4202合金时效处理后的典型y相描画，均匀标准为39.6nm.经过对不
同固溶处理温度下y相的描画、标准和含量定量剖析，发现此温度范围内合金y相的描画、含量及标准均无明细改动.
图3所示为不同固溶温度下GH4202合金晶界分出特征.可见，固溶处理后晶界上分布有链状的分出相， 其均匀标准约为0.35um.经EPMA剖析(图4)可知，合金背散射照片中衬度较亮的为富重金属元素Mo、W的M，B，型硼化物”，而在
晶界呈链状分布的为富Cr的M，C。型碳化物，且两者分出方位底子相同，呈共生特性.随固溶温度升高，合金晶界处硼、碳化物数量明显减少，由链状向孤立的颗粒状改动(图3b).固溶温度升高至1100℃时，该趋势更加明显(图3c)，而且此刻晶界上的链状碳化物与硼化物均出现部分回溶，未回
溶的颗粒状硼化物逐渐粗化，颗粒均匀标准约为1.25um.由于部分晶界第二相的大量回溶，钉扎晶界的作用削弱，固溶处理后合金晶粒发生不均匀的长大当固溶温度升高至1150℃后，GH4202合金原始细晶晶界上的硼、碳化物底子回溶(温度超过了M，B，与M，，C。的完全回溶温度)，一同
高温下晶界搬家速度添加，晶粒发生快速长大..
2.2 固溶温度对GH4202合金拉伸功用的影响固溶温度对GH4202合金室温及高温拉伸功用的影响如图5所示.可见，随固溶温度升高，合金室温拉伸强度与高温拉伸强度均呈下降趋势，特别以屈服强度下降明显(最大下降高低近20%).合金的室温面缩率随固溶温度升高而下降，且最大下降高低近
30%，但室温开裂延伸率
改动并不明显；700℃拉伸塑性在1075℃出现峰值，面缩率与延伸率随固溶温度的改动趋势附近，当固溶温度为1150℃时延伸率低至20%以下.
2.3 固溶温度对GH4202合金拉伸开裂行为的影响
图6所示为CH4202合金经1050℃和1150℃固溶处理后的室温拉伸断口描画.可见
室温拉伸断口呈明显的杯锥状.1050℃固溶合金表现出出色的耐性开裂特征，开裂方法为韧窝与二次裂纹混合开裂，断口纤维区可见微孔集合型的韧窝状描画.而当固溶温度为1150℃时，合金开裂以沿晶开裂为主，由低倍描画可见断口出现冰糖状描画(图6d、e).随固溶温度的升高CH4202合金
的共生分出相M，B，与M，C，逐渐回溶、晶粒标准逐渐增大(由8.0级粗化至2.5级)，晶界分出相描画由链状逐渐向不接连的颗粒状改动，在1100℃至1150℃间悉数回溶，1150℃固溶冷却过程中会在晶界处再次分出.合金组织的改动必定对其功用发生影响，提高固溶温度致使合金拉伸强度和
塑性下降，其首要原因在于晶粒粗化和晶界存在
二次分出的链状M，C。
图7为固溶温度对GH4202合金700℃拉伸断口描画的影响.可见，GH4202合金的高温拉伸断口首要为穿晶开裂，与室温拉伸断口相比高温拉伸断口高低较低.
堆积强化型变形高温合金固溶处理的意图在于：(1)溶解或底子溶解首要强化相，如y相、MC碳化物等，一同溶解晶界上合理分布的M，C、M，B，相等，为后续时效分出均匀纤细且弥散分布的强化相做组织预备；(2)经过固溶处理取得均匀而合适的晶粒度，满足不同用处和执役工况条件下运
用要求.GH4202合金的初始晶粒晶界上分出链状的硼、碳化物，为富Cr、Mo的M，C，、M，B，共生相(碳化物为主，这是由于GH4202合金的Cr含量较高，易构成M，C。)，而首要强化相y相的全溶温度明显低于固溶温度，因此固溶处理工艺的关键在于怎样控制M，，C。相的回溶与分出.
1050℃固溶处理后，合金仍坚持细晶组织，晶界上的链状硼、碳化物具有克制晶粒长大的作用； 1100℃固溶处理30min后合金部分出现Mg，C。相回溶，导致晶粒出现不均匀长大.一方面，晶界过量的富Cr的M，C，相分出，必然构成
晶界附近贫Cr，不利于增强合金的抗晶间腐蚀功用；另一方面，不均匀的M，C，相回溶会造制品粒的不均匀长大.因此，固溶处理工艺的关键在于合理地控制M，C，相.此外，GH4202制品管材需求考虑压扁检验实验和晶界腐蚀实验的要求，晶粒度4.0级状态下材料的上述工艺功用更佳1-7.为
此，概括考虑合金的强耐性与工艺功用，承认1110℃为CH4202合金合适的固溶处理温度.此温度固溶
处理后合金晶粒度均匀适中，可控制为4.0至5.0级， 晶界上分出链状纤细的MgC， 相， 品内弥散分出堆积强化相y'相，可以确保合金具有优异的力学功用.
3 结 论
(1)1050~1075℃固溶处理后，GH4202合金晶粒度改动不明显，当温度抵达1150℃时，晶粒均匀长大.固溶温度对合金中y相的描画、含量及标准均无明显影响.合金晶界硼、碳化物数量随固溶温度升高明显减少，由链状向孤立的颗粒
状改动.温度升至1100℃时，晶界上的链状碳、硼化物均出现部分回溶，未回溶的颗粒状硼化物逐渐粗化；1150℃时原始细品晶界上的硼、碳化物底子回溶，晶界搬家速度添加、晶粒快速长大.
(2)随固溶温度升高，CH4202合金室温及高温拉伸强度均呈下降趋势，特别屈服强度最大下降高低近20%.合金的室温面缩率随固溶温度升高而下降，最大下降高低近30%，但室温开裂延伸率改动并不明显：700℃下合金的断面缩短率与开裂延伸率均随固溶温度的升高而先升高后下降.
(3)GH4202合金合适的固溶处理工艺为
1110℃保温30min后水冷， 该工艺下合金的晶粒度控制为4.0至5.0级， MgC， 呈纤细链状坐落晶界，晶内弥散分出y相，可以确保合金具有优异的室温及高温力学功用.
