GH2135合金粉末等离子弧覆层安排及其热疲惫功能

发布时间：2022-05-10 作者：焱狄金属次数：1278次

GH2135合金是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，使用温度在700℃以下。合金加入铝和钛等元素形成时效沉淀强化相，加入铬、钨和钼等元素进行固溶强化。合金具有抗低周疲劳性能良好。在700℃以下屈服强度随温度升高而增大，热加工塑性良好等特点。

GH2135高温合金已用于制作两种航空发动机Ⅰ、Ⅱ级涡轮盘，装备两种歼击机在外场使用。合金板材制成的我国第一台3000马力燃气轮机火焰向，装在长征1号机床上，通过300多小时的运行考验。该合金也可制作750℃-850℃工作的热成形模具，如锻锤砧子和水压机丰子或镶块砧、热冲压模具等。

与同类用途的镍基合金比较，GH2135合金可节省Ni41%和Cr5.5%。合金经800℃以上长期时效后晶内有针状σ相析出，晶界有Laves相析出。

GH2135高温合金化学成分

元素

最小

14.0

33.0

1.7

2.0

2.1

Bal

最大

0.08

16.0

36.0

2.2

2.8

2.5

0.015

0.03

0.02

0.5

0.4

热处理制度

热轧棒材、锻制棒材：固溶1080℃保温8小时，空冷，时效处理830℃保温8小时，空冷+，时效处理700℃保温16小时，空冷。

锻件、环件：固溶1140℃保温4小时，空冷，时效处理830℃保温8小时，空冷+，时效处理650℃保温16小时，空冷。

板材：固溶1030℃，空冷，时效处理750℃保温16小时，空冷

密度：7.92

前语H13钢因具有杰出的热强性、淬透性和经济的价格等特点而被广泛运用于压铸模具、热挤压模具等热作模具上。压铸模具作业进程中处于急冷急热状况,常常导致模具外表呈现热疲惫破坏而前期失效。

据报道,超过60%以上的热作模具破坏是由热疲惫裂纹扩展引起的,因此应尽可能提高模具的抗热疲惫破坏能力,以提高热作模具服役寿数。为提高模具使用寿数,生产中常选用在模具型腔外表熔覆一层功能更好的资料来修复模具,以延伸模具的服役寿数,下降生产成本。
生产中常用的外表熔覆技术主要有钨极氩弧熔覆、等离子弧熔覆和激光熔覆。等离子弧熔覆因为工艺进程简略、生产效率高、成形质量好等长处被广泛选用,其中钴基和镍基合金现已成功运用于改善资料的热疲惫功能。
MKhalid Imran和Amit Srivastava发现选用多元结构覆层能有用提高覆层的功能,延伸覆层的疲惫寿数。与钴基、镍基合金相比,GH2135是我国自行研发的铁镍基高温合金,具有杰出的高温力学功能、低周疲惫功能和屈从强度等特性,价格适中,使用范围广。尤其是在温度低于750℃时,跟着温度的升高,屈从强度不降反升,十分适合用于热作模具。
文中选用等离子弧熔覆办法,在H13钢外表熔覆一层GH2135高温合金,选用自制的热疲惫实验机研讨热循环后熔覆层的裂纹形状、数量和覆层安排及硬度改变,对比分H13,GH2135覆层的热疲惫功能。
1实验资料与办法
1.1实验资料
选用H13(4Cr5Mo Si V1)热作模具钢为基体资料,试板尺度为150 mm×150 mm×15 mm,焊前用砂纸去除外表铁锈,酒精擦拭。熔覆资料为GH2135高温合金粉末,粒度180~300目,化学成分。
1.2试样制备工艺
选用F8-1型等离子弧焊机在H13钢基体上进行熔覆,2道搭接,搭接率40%,焊后空冷。熔覆工艺参数为焊接电流130 A,焊接速度30 mm/min,送粉速度10 g/min,等离子弧喷嘴与试板距离10 mm。获得了GH2135合金粉末的等离子覆层,其外表润滑、无宏观气孔与裂纹,覆层单层厚度约4 mm。经线切开加工成热疲惫试样(20 mm×120 mm×110 mm), H13钢和GH2135高温合金粉末的化学成分。
外表用金相砂纸磨光去除外表划痕等缺陷,便于疲惫实验后调查裂纹形状,并用线切开切出100μm宽的预制缺口及直径为3 mm的孔,便于疲惫试样的悬挂。氧化增重实验试样尺度为20 mm×110 mm×14 mm,试样外表用金相砂纸磨光保证外表光洁质量。
1.3实验办法
热疲惫实验在自制热疲惫实验机上进行,可一起进行多个试样的热循环实验,能有用排除外在因素对热疲惫实验的影响,选用空气电阻炉加热,循环水冷却;自动控制加热温度、加热时刻、记载循环次数。热循环温度为700~25℃,加热140 s,室温自来水冷却10 s,每循环200次调查1次试样。高温抗氧化功能实验在SX2-4-10箱式节能电阻炉中进行,700℃加热24 h,空气中冷却,选用FA1004分析电子天平称重。热循环进程中,热疲惫裂纹的萌发和扩展与压铸模具的作业环境有关。压铸模具作业时,在一个热循环进程中,型腔要经历紧缩和拉伸2在H13钢外表制备了GH2135铁镍基高温合金粉末等离子弧覆层,使用自制的热疲惫实验机进行了覆层试样的热疲惫测试,凭借OM和SEM调查了覆层资料的安排和热疲惫裂纹描摹,对比研讨了GH2135覆层试样与H13钢试样的热疲惫行为。实验标明,GH2135覆层优异的高温抗氧化性和较高硬度,对阻止疲惫裂纹扩展及提高资料的热疲惫功能起了重要作用。

GH2135合金粉末等离子弧覆层安排及其热疲惫功能

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