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本论文采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)等研究了定向凝固DZ417G合金经扭转、布氏压痕、喷砂、校形等变形方式后热处理再结晶过程中的组织演化。通过调整工艺路线制备了四组样品来研究喷砂对DZ417G合金拉伸和持久性能的影响。
DZ417G合金试样经扭转300°、60°和120°后再热处理,表层产生厚度为11-13μm的再结晶组织,内部碳化物周围也发生了再结晶现象。再结晶层内γ相尺寸均匀、细小。表层再结晶晶界为大角度晶界。碳化物可以钉扎再结晶晶界。
布氏压痕样品的再结晶温度与载荷有关,布氏小压痕样品再结晶温度在980-1000℃之间,布氏大压痕样品再结晶温度在960-980℃之间。再结晶层的长大速度与温度有关。在固溶温度以下,再结晶厚度增加缓慢。在固溶温度以上,再结晶厚度迅速增加。再结晶可能的形核位置与退火温度有关,1200℃退火时,表面、碳化物和共晶是主要形核地点,1240℃退火时,枝晶干是主要的形核地点。共晶可以钉扎再结晶晶界。
DZ417G合金表面经过加工和吹沙处理表面有残余应力和残余应变,在热处理过程中发生再结晶。固溶处理后以再结晶晶粒形式发生再结晶,时效处理后以胞状再结晶形式发生。对于铸态喷砂样品,固溶处理过程中产生的再结晶厚度远大于在时效过程中产生的再结晶厚度。调整固溶和喷砂的顺序,可以减小再结晶的厚度。DZ417G合金叶片经喷砂、校形、热处理后在叶身产生平均厚度为24-34μm,最大厚度为63μm的再结晶层。
横向再结晶面积分数从0增加到1.2％,表层再结晶使DZ417G合金棒状样品的室温拉伸强度有一定程度的降低,对高温拉伸强度影响不大。横向再结晶面积分数从1.7％增加到3.7％,DZ417G合金板状样品的室温和900℃抗拉强度和屈服强度基本不变。
DZ417G合金表面再结晶层在高温和中温持久过程中厚度增加,厚度增加的大小与温度、应力和持久时间有关。对于表层无再结晶样品,持久裂纹在表面、碳化物和共晶与基体的界面、晶界等组织不连续处萌生、扩展、连接,最终导致断裂。表面再结晶层中的横向晶界促进了裂纹的萌生和扩展,导致持久性能下降。胞状再结晶组织的界面在持久过程中开裂,大幅增加了表面裂纹的密度,导致持久性能的进一步降低。