第11期 张丽娜等：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 ·1369· 研究经过不同固溶温度处理后冷却速度对合金强化 排除Y相对裂纹扩展的影响.同时由于这三种制 相的析出行为的影响中，尽管固溶后y的析出量有 度的稳定化和时效工艺完全相同，所以对晶界碳 明显的不同，但是对以上不同状态处理的样品都经 化物的析出和形貌并无影响.由此可以得出，此时 过同样的时效处理后的γ相进行化学定量分析，可 三种不同工艺的裂纹扩展速率变化主要是由于固 以看到y析出总量几乎完全相同，所以合金的A!和 溶温度的不同，从而引起晶粒尺寸变化而产生的 的含量一定的条件下，不同固溶处理后进行相同 随着晶粒尺寸的增大，蠕变强度提高，裂纹抗力逐 时效制度后Y相的含量基本相同) 步升高 在y相含量相同的条件下，随热处理工艺的不 2.2稳定化工艺的影响 同，y相的尺寸分布情况将会随之发生变化.Mer- 为了研究稳定化工艺对合金裂纹扩展的影响， rick等因关于GH864合金不同的y相大小和分布 将合金按D、E和F三种不同的热处理制度处理后 对650℃疲劳裂纹扩展影响试验结果表明：细小y 进行裂纹试验.从图6可以得出，随着稳定化处理 相、粗大y相以及具有两种混合大小Y相的组织条 时间的延长和处理温度的升高，合金的裂纹扩展速 件下，合金的裂纹扩展速率几乎相同.这样就可以 率呈现下降的趋势，应力循环周次明显延长 10 16 b 15 10 。热处理工艺D 2 ·热处理工艺E 4热处理工艺F 104 5060708090100 1000200030004000 △MP,a M周 图6不同稳定化处理GH864合金的裂纹扩展速率曲线(a)和a-V曲线(b) Fig.6 Crack growth rate curves (a)and a curves(b)of GH864 alloys with different stabilization treatments 从热处理工艺对合金微观组织变化方面可以知 艺中稳定化时间增加到4h,由于在1150℃产生过 道：三种工艺经过相同固溶温度处理后，合金晶粒尺 量的C过饱和度，除了在晶界上析出大量碳化物 寸是一致的，而Y相尺寸随稳定化时间的延长和温 外，在合金的基体中也析出大量的碳化物颗粒（图7 度的升高有长大趋势，但由文献[6]给出的研究结 (b)).在F处理中900℃进行24h的稳定化时，晶 果，可以排除Y相的影响，此时晶界碳化物成为控 界上己经析出大量碳化物，且在基体中的孪晶界上 制裂纹扩展的主要因素.对于晶界上碳化物的析出 也析出了一定量的碳化物（图7(c)).由此可以看 数量和形态的变化，在D工艺中稳定化5min后在 出，随着晶界析出碳化物量增加，裂纹扩展速率 晶界处观察到少量碳化物的析出（图7(a)).E工 下降. 图7碳化物形貌对比·(a)热处理工艺D:(b)热处理工艺E:(c热处理工艺F Fig.7 Contrast of carbide morphology:(a)heat treatment D:(b)heat treatment E:(c)heat treatment F 疲劳寿命的两个重要部分即裂纹的萌生和扩展情 3讨论 况，对六种制度处理后的合金进行了疲劳裂纹扩展 以上通过固溶温度和稳定化工艺对GH864合 试验，把试验得到的da/dN-△K和a-N曲线的数据 金的裂纹行为进行了分析.为进一步研究影响材料 导入Matlab软件得到不同坐标系下多组数据曲线第 11 期 张丽娜等: 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 研究经过不同固溶温度处理后冷却速度对合金强化 相的析出行为的影响中，尽管固溶后 γ'的析出量有 明显的不同，但是对以上不同状态处理的样品都经 过同样的时效处理后的 γ'相进行化学定量分析，可 以看到 γ'析出总量几乎完全相同，所以合金的 Al 和 Ti 的含量一定的条件下，不同固溶处理后进行相同 时效制度后 γ'相的含量基本相同［5］． 在 γ'相含量相同的条件下，随热处理工艺的不 同，γ'相的尺寸分布情况将会随之发生变化． Mer￾rick 等［6］关于 GH864 合金不同的 γ'相大小和分布 对 650 ℃疲劳裂纹扩展影响试验结果表明: 细小 γ' 相、粗大 γ'相以及具有两种混合大小 γ'相的组织条 件下，合金的裂纹扩展速率几乎相同． 这样就可以 排除 γ'相对裂纹扩展的影响． 同时由于这三种制 度的稳定化和时效工艺完全相同，所以对晶界碳 化物的析出和形貌并无影响． 由此可以得出，此时 三种不同工艺的裂纹扩展速率变化主要是由于固 溶温度的不同，从而引起晶粒尺寸变化而产生的． 随着晶粒尺寸的增大，蠕变强度提高，裂纹抗力逐 步升高． 2. 2 稳定化工艺的影响 为了研究稳定化工艺对合金裂纹扩展的影响， 将合金按 D、E 和 F 三种不同的热处理制度处理后 进行裂纹试验． 从图 6 可以得出，随着稳定化处理 时间的延长和处理温度的升高，合金的裂纹扩展速 率呈现下降的趋势，应力循环周次明显延长． 图 6 不同稳定化处理 GH864 合金的裂纹扩展速率曲线( a) 和 a--N 曲线( b) Fig． 6 Crack growth rate curves ( a) and a-N curves( b) of GH864 alloys with different stabilization treatments 从热处理工艺对合金微观组织变化方面可以知 道: 三种工艺经过相同固溶温度处理后，合金晶粒尺 寸是一致的，而 γ'相尺寸随稳定化时间的延长和温 度的升高有长大趋势，但由文献［6］给出的研究结 果，可以排除 γ'相的影响，此时晶界碳化物成为控 制裂纹扩展的主要因素． 对于晶界上碳化物的析出 数量和形态的变化，在 D 工艺中稳定化 5 min 后在 晶界处观察到少量碳化物的析出( 图 7( a) ) ． E 工 艺中稳定化时间增加到 4 h，由于在 1 150 ℃ 产生过 量的 C 过饱和度，除了在晶界上析出大量碳化物 外，在合金的基体中也析出大量的碳化物颗粒( 图 7 ( b) ) ． 在 F 处理中 900 ℃进行 24 h 的稳定化时，晶 界上已经析出大量碳化物，且在基体中的孪晶界上 也析出了一定量的碳化物( 图 7( c) ) ． 由此可以看 出，随着晶界析出碳化物量增加，裂 纹 扩 展 速 率 下降． 图 7 碳化物形貌对比 . ( a) 热处理工艺 D; ( b) 热处理工艺 E; ( c) 热处理工艺 F Fig． 7 Contrast of carbide morphology: ( a) heat treatment D; ( b) heat treatment E; ( c) heat treatment F 3 讨论 以上通过固溶温度和稳定化工艺对 GH864 合 金的裂纹行为进行了分析． 为进一步研究影响材料 疲劳寿命的两个重要部分即裂纹的萌生和扩展情 况，对六种制度处理后的合金进行了疲劳裂纹扩展 试验，把试验得到的 da /dN--ΔK 和 a--N 曲线的数据 导入 Matlab 软件得到不同坐标系下多组数据曲线 ·1369·