孔隙对粉末烧结GH4169合金阻尼与拉伸性能的影响

• 作 者: 牛群
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 粉末冶金 GH4169 微观组织 拉伸性能 阻尼性能

随着超高音速飞行器速度的提高,飞行器机体的振动不断加剧,对飞行器的可靠性造成威胁,材料的阻尼性能需要提高。GH4169高温合金具有高温强度高、组织稳定性好的优点,是各类飞行器当中使用较多的镍基高温合金之一。多孔结构是提高材料阻尼性能的一种有效方法。本文采用粉末冶金方法,通过改变烧结温度、加压方式制备了不同孔隙率的GH4169合金,并同时对其结构和力学性能进行了研究。使用扫描电镜、XRD技术对烧结GH4169合金的孔隙情况、微观组织以及相组成演化规律进行了研究。结果表明,随着烧结温度的提升,合金孔隙率下降;相对于烧结前加压的方式,热压烧结后合金的孔隙率更低,并且合金的孔形更为规则。合金常温下在15.7MPa的压力下模压后于1150℃无压烧结3h后可获得最高孔隙率,达到20.97%。烧结后合金主要由基体γ相及少量γ’第二相组成,1200℃烧结的材料中有NbC相出现。对合金进行后续热处理会增加材料中第二相的数量。对烧结GH4169合金的高温力学性能进行了研究。结果表明,合金孔隙率越高,多孔GH4169合金的拉伸强度越低。并且随着孔隙率的升高,合金的拉伸强度下降速度变快。同时,孔隙形状也影响着合金的拉伸强度,孔隙形状越不规则,烧结合金的强度越低。热处理后由于第二相数量的增多会提升材料的强度。随着烧结温度的升高,合金的拉伸断口逐渐无法看到原始粉末的形状。合金在所有烧结参数下的微观断裂机制均为微孔聚集型断裂,热处理后合金的断裂机制也为微孔聚集型断裂。使用DMAQ800型动态热机械分析仪对烧结GH4169合金的阻尼性能进行了表征。研究表明,孔隙可提升GH4169合金的阻尼性能,最高可使合金在500℃下的阻尼值从0.04提高到0.09。孔隙形状会对合金的阻尼性能产生影响,不规则孔隙合金的阻尼性能更差。热处理后合金中强钉扎点的数量增多,合金阻尼值发生明显降低。