D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.011 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2011 固溶温度和稳定化工艺对GH864合金疲劳裂纹扩展 特征的影响 张丽娜四董建新 张麦仓 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:zhanglina_.selina@163.com 摘要研究了不同固溶温度和稳定化处理工艺后GH864合金的裂纹扩展情况.通过分析合金的微观组织，断口形貌以及 lga-gN/N、da/dNa及da/dN-V曲线特征，定量计算了裂纹萌生期、稳态扩展期及失稳瞬断期在整个疲劳断裂过程中所占 比例，并进一步分析影响各自比例的微观组织因素。结果表明：随着固溶温度的升高，晶粒尺寸增加，合金的裂纹扩展速率降 低，同时裂纹的萌生期的比例降低，而裂纹的扩展期比例则会增加：随稳定化时间的延长和温度的升高，晶界碳化物析出量增 加，降低了合金的裂纹扩展速率，但是裂纹萌生期的比例在逐渐增加 关键词高温合金：镍基合金：固溶处理：稳定化工艺：裂纹扩展 分类号TG146.1+5 Influence of solution temperature and stabilization treatment on the fatigue crack growth feature of GH864 alloy ZHANG Li-na,DONG Jian-xin,ZHANG Mai-cang School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:zhanglina_selina@163.com ABSTRACT The crack propagation of GH864 alloy with different solution temperatures and stabilization treatments was studied.The percentages of crack initiation period,propagation period and final fracture period in the whole fatigue failure process were calculated by analyzing the microstructure,fracture morphology and lga-gN /N,da/dN-a and da/dN-N curves.The influence of microstructural factors on the percentages of each period was analyzed.The result shows that with increasing solution temperature,the grain size of GH864 alloy enlarges,the crack growth rate decreases,meanwhile the percentage of crack initiation period decreases but the percent- age of crack propagation period increases.With the time prolonging and the temperature rising in the stabilization process,the amount of carbides precipitated at grain boundaries increases,thereby the crack propagation rate decreases,but the percentage of crack initia- tion period is gradually increasing. KEY WORDS superalloys:nickel alloys:solution treatment:stabilization:crack propagation GH864合金是一种应用广泛的Y相沉淀硬化 GH864合金的热处理工艺主要包括固溶、稳定 镍基高温合金，该合金最大的优点就是良好的强韧 化和时效处理三个阶段.尽管已经有学者对材料组 化匹配.然而，在实际使用中，由于构件处于高温且 织与性能的关联性做了大量的研究工作，对合金裂 在复杂应力状态下连续运转，尽管拥有较高的拉伸 纹扩展速率及疲劳寿命也进行了整体的分析和预 和抗蠕变性能，但疲劳作为构件失效的主要原因，仍 测-)：但是晶粒度和晶界碳化物对合金裂纹扩展 然是无法避免的.合金的抗疲劳裂纹扩展性能与内 特征的影响规律，尤其是这些微观组织特征对合金 部的组织参数是紧密相关的，而合金的微观组织可 的整个疲劳断裂过程裂纹萌生、稳态扩展和最后瞬 以通过不同的热处理工艺进行调整. 断这三个不同阶段的影响规律，以及每个阶段比例 收稿日期：2010-11-17 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(51071017)第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 固溶温度和稳定化工艺对 GH864 合金疲劳裂纹扩展 特征的影响 张丽娜 董建新 张麦仓 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: zhanglina_selina@ 163． com 摘 要 研究了不同固溶温度和稳定化处理工艺后 GH864 合金的裂纹扩展情况． 通过分析合金的微观组织，断口形貌以及 lga--lgNi /Nf、da /dN--a 及 da /dN--N 曲线特征，定量计算了裂纹萌生期、稳态扩展期及失稳瞬断期在整个疲劳断裂过程中所占 比例，并进一步分析影响各自比例的微观组织因素． 结果表明: 随着固溶温度的升高，晶粒尺寸增加，合金的裂纹扩展速率降 低，同时裂纹的萌生期的比例降低，而裂纹的扩展期比例则会增加; 随稳定化时间的延长和温度的升高，晶界碳化物析出量增 加，降低了合金的裂纹扩展速率，但是裂纹萌生期的比例在逐渐增加． 关键词 高温合金; 镍基合金; 固溶处理; 稳定化工艺; 裂纹扩展 分类号 TG146. 1 + 5 Influence of solution temperature and stabilization treatment on the fatigue crack growth feature of GH864 alloy ZHANG Li-na ，DONG Jian-xin，ZHANG Mai-cang School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: zhanglina_selina@ 163． com ABSTRACT The crack propagation of GH864 alloy with different solution temperatures and stabilization treatments was studied． The percentages of crack initiation period，propagation period and final fracture period in the whole fatigue failure process were calculated by analyzing the microstructure，fracture morphology and lga-lgNi /Nf，da /dN-a and da /dN-N curves． The influence of microstructural factors on the percentages of each period was analyzed． The result shows that with increasing solution temperature，the grain size of GH864 alloy enlarges，the crack growth rate decreases，meanwhile the percentage of crack initiation period decreases but the percent￾age of crack propagation period increases． With the time prolonging and the temperature rising in the stabilization process，the amount of carbides precipitated at grain boundaries increases，thereby the crack propagation rate decreases，but the percentage of crack initia￾tion period is gradually increasing． KEY WORDS superalloys; nickel alloys; solution treatment; stabilization; crack propagation 收稿日期: 2010--11--17 基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目( 51071017) GH864 合金是一种应用广泛的 γ'相沉淀硬化 镍基高温合金，该合金最大的优点就是良好的强韧 化匹配． 然而，在实际使用中，由于构件处于高温且 在复杂应力状态下连续运转，尽管拥有较高的拉伸 和抗蠕变性能，但疲劳作为构件失效的主要原因，仍 然是无法避免的． 合金的抗疲劳裂纹扩展性能与内 部的组织参数是紧密相关的，而合金的微观组织可 以通过不同的热处理工艺进行调整． GH864 合金的热处理工艺主要包括固溶、稳定 化和时效处理三个阶段． 尽管已经有学者对材料组 织与性能的关联性做了大量的研究工作，对合金裂 纹扩展速率及疲劳寿命也进行了整体的分析和预 测［1--3］; 但是晶粒度和晶界碳化物对合金裂纹扩展 特征的影响规律，尤其是这些微观组织特征对合金 的整个疲劳断裂过程裂纹萌生、稳态扩展和最后瞬 断这三个不同阶段的影响规律，以及每个阶段比例 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.011