Vol.19 No.4 徐志超等：高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展速率 ·343· 抗拉强度在1GPa作一个分界线的话，那么HSGH169(HS718),DAGH169(DA718),GH761, Waspaloy,FGH95合金均属高强度合金，而GH871,GHl32合金则属于低强度合金.各合金的 持久塑性不与合金的强度成比例，其中以Waspaloy合金的持久塑性最高，HSGH169, DAGH169,GH132合金的持久塑性可以达到10%以上，只有GH871合金的持久塑性最低， 仅为3%左右.同是FGH95合金粉末盘，固溶处理后冷速的不同，可以使强度和持久塑性相 差很大，固溶后盐淬（用y表示）的FGH95合金强度可达l.510GPa,而持久塑性却只有 4.08%;如果固溶后缓冷（用h表示）则合金的抗拉强度只有1.460GPa,但持久塑性却可达 10.08%.可见通过不同的途径，对高温合金涡轮盘材料的强度和持久塑性指标是可以调整 的. 2.00 80 1.75 ■强度口塑性 1.50 1.00 8 0606060302010 0.25 fe ha 0 wapoloy DA718 GH132 HS718 FGH95h FGH95y GH871 高温合金 图1高温合金涡轮盘在650℃抗拉强度和持久塑性示意图 2.2不同高温合金涡轮盘材料裂纹扩展速率的比较 高温合金祸轮盘基本上是在疲劳蠕变交互作用条件下运行的，因而在这种条件下的裂纹 扩展速率是人们最为关心的.不同高温合金涡轮盘材料在650℃疲劳蠕变交互作用下（即保 载90s)的裂纹扩展速率的比较见图2.从图2不难看到，裂纹扩展速率最慢的当属Waspaloy 和固溶后缓冷处理的FGH95h)合金，居中的是GHI32,HSGH169(HS718),DAGH169 (DA718),裂纹扩展速率较快的合金为GH87I,GH761和固溶后盐淬处理的FGH95(y)合金. 比较这些裂纹扩展速率的曲线，可以发现这样的特点：凡是裂纹扩展速率缓慢的合金不是曲 线的斜率在发生锐减就是曲线出现明显的拐点，且曲线所对应的应力强度因子△K的范围是 较宽的，而裂纹扩展速率较快的合金其曲线总是很陡的，曲线的斜率变化较小，曲线所对应 的△K的范围也较窄， 10 9 HS718 10 ■DA718 GH871 GH761 102 +GH132 ·FGH95(h) 口Waspaloy 10° ·FGH95(y) 10 10 △K(MPa·m3 100 图2几种涡轮盘材料在650℃保载90s周期持久条件下的裂纹扩展速率v ol . 19 oN . 4 徐志 超等 : 高温合金涡 轮盘材 料的裂纹扩展速率 . 3 4 3 . 抗拉 强度 在 l 印 a 作 一个分 界 线 [ ’ l的话 , 那 么 H s洲16 9 (邢 7 15 ) , 以G H 16 9 (以7 18 ) , G H 7 6 1 , w as aP l oy , GF 9H 5 合金 均 属高强 度合 金 , 而 G H 8 71 , G H I 犯 合金 则属 于低 强 度合金 . 各 合金 的 持 久 塑 性 不 与 合 金 的 强 度 成 比 例 , 其 中 以 w as p al oy 合 金 的 持 久 塑 性 最 高 , SH G H 169 , D A G H 169 , G H I 犯 合 金 的持 久 塑性 可 以 达到 10 % 以 上 , 只 有 G H 87 1 合 金 的持 久 塑性 最低 , 仅为 3 % 左 右 . 同是 F G H 9 5 合 金 粉末 盘 , 固溶 处理 后冷 速 的不 同 , 可 以 使强度 和持 久 塑性相 差 很 大 , 固 溶 后 盐 淬 ( 用 y 表 示 ) 的 F G H 9 5 合 金 强 度 可 达 1 . 5 10 GP a , 而 持 久 塑 性 却 只 有 .4 08 % ; 如 果 固 溶 后 缓冷 ( 用 h 表示 ) 则 合金 的抗 拉 强 度 只 有 l . 4 60 GP a , 但 持 久 塑 性 却 可达 10 .0 8 % . 可 见 通 过 不 同 的途 径 , 对高 温 合金 涡 轮 盘 材料 的强 度 和 持 久 塑 性指 标 是 可 以 调整 的 . 塑铡拭卑岁/ 60807504321 - - - - - 一 - - - - - 一 . 强 度 口 塑 性一 - 一 一 一 - 介 一 w ap o l o y tD A 7 1 8 G裸H 1 32 SH 7 1 8什F G H9 5 h F G H 9 5 y宜 G l l8 7 1 高温合金 八气ù口Un ùI n ù屯JO 戈八曰J nU7 . ` J ú, 0 ō咬JZ 乙,1 nCUO d目赵烈坦撼o/ 图 1 高温合金涡轮盘在6 50 ℃抗拉强度和持久塑性示意图 .2 2 不 同高温合金 涡轮盘 材料 裂纹 扩展 速率的比较 高 温合 金 涡轮盘 基本 上是在 疲 劳蠕变 交互 作用 条件下运 行 的 , 因而 在 这种 条件 下 的裂纹 扩 展速 率是 人 们最 为 关心 的 . 不 同高 温合 金涡 轮盘 材料 在 65 0 ℃ 疲 劳蠕 变交 互作 用 下 ( 即保 载 90 5) 的裂纹 扩展 速 率 的 比较 见 图 2 . 从 图 2 不难 看 到 , 裂 纹 扩 展速 率最 慢 的 当属 w as aP loy 和 固 溶 后 缓 冷 处 理 的 F G H 9 5 ( h )合 金 , 居 中 的 是 G H 13 2 , H S o H x6 9 ( H s 7 一8 ) , D A o H 16 9 (D A 7 18) , 裂纹 扩展 速 率 较快 的 合金 为 G H 87 1 , G H 76 1 和 固溶 后 盐 淬处理 的 F G H 9 5 (y) 合 金 . 比较这 些 裂纹 扩 展速 率 的 曲线 , 可 以 发 现这样 的特 点 : 凡是 裂纹 扩 展 速率 缓慢 的合 金不 是 曲 线 的斜 率在 发 生锐减 就是 曲线 出现 明显 的拐点 , 且 曲线 所对应 的应 力强 度 因子 △尤的范 围 是 较 宽 的 , 而 裂 纹 扩 展 速率 较 快 的 合金 其 曲线 总是 很 陡 的 , 曲线 的斜 率 变 化 较小 , 曲线 所 对 应 的乙K 的 范围 也较 窄 . b H S 7 18 . D A 7 I S 0 G H 8 7 1 . G H 7 6 1 + G H 13 2 . P O H9 5 ( h ) D Was 州 o y 0 F G H9 5 (y ) +: 爵 二 丁-0z丫 叹 · à息已日众之P讨 △刀 (M I 〕 a · m , ` 2 图 2 几种涡轮 盘材料在6 50 ℃ 保载 90 5周期持久条件下的裂纹扩展速率