GH4169G合金显微组织和力学性能研究
GH4169镍基高温合金动态力学性能研究共3篇
GH4169镍基高温合金动态力学性能研究共3篇GH4169镍基高温合金动态力学性能研究1GH4169镍基高温合金动态力学性能研究随着工程技术的不断发展和进步，材料性能的要求也越来越高。
特别是在高温、高压等恶劣的工作环境下，对材料的性能要求更加严格。
GH4169镍基高温合金出现在这样的背景下，其以高温强度、耐腐蚀性和高温氧化性能优异而被广泛应用于航空航天、海洋、船舶等领域。
然而，准确评估合金在实际工况下的力学性能是保障其应用的重要前提。
动态力学性能是指材料在受外力作用下的变形和断裂行为。
本文结合GH4169镍基高温合金，研究其动态力学性能及其影响因素。
1. 合金动态拉伸性能研究采用万能材料试验机，通过快速载荷的动态拉伸试验，研究了GH4169镍基高温合金在不同温度下的动态拉伸性能。
结果表明，在高速拉伸过程中，合金呈现出韧性断裂模式。
与静态拉伸相比，合金的屈服强度、抗拉强度和断后延伸率均有所提高。
2. 动态冲击性能研究采用万能冲击试验机，研究了GH4169镍基高温合金在不同条件下的动态冲击性能。
结果表明，合金在快速载荷下，呈现出脆性断裂模式。
同时，温度、应变速率等参数对其动态冲击性能也有着显著的影响。
3. 多参数复合作用下GH4169镍基高温合金动态性能研究在实际应用中，GH4169镍基高温合金所受到的载荷通常是多种因素的综合作用。
本研究以高速冲击为主要载荷，同时考虑温度、应变速率、预处理等因素，在试验中对合金的多参数复合作用下的动态力学性能进行了研究。
结果表明，在高速冲击负载下，合金的屈服强度、抗拉强度和断后延伸率都有所提高，但其断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。
4. 动态力学性能影响因素分析针对GH4169镍基高温合金动态力学性能的研究，本研究分析了其影响因素。
实验结果表明，动态冲击载荷、温度、应变速率等参数对合金的动态力学性能有着显著的影响。
此外，合金的预处理方式也会影响其力学性能。
总体来说，GH4169镍基高温合金具有很好的高温强度、耐腐蚀性和高温氧化性能，在工程应用中具有广泛的应用。
我国航空发动机用GH4169合金现状与发展
第八届（2011）中国钢铁年会论文集 金厂从国外引进了先进的带氦气冷却的真空自耗炉。GH4169 合金材质的提高，为进一步改进热加工工艺奠 定了基础。通过改进热加工工艺，使 GH4169 合金的开坯火次从 8 火缩减到现在的 3 火，开坯后棒材的晶粒 度从 4～5 级细化为 5～6 级。在缩短开坯时间的同时改善了棒材的组织和性能，提高了生产效率。同时，针 对φ100～150mm 的棒材在锤锻过程中组织很难控制的特点，冶金厂对 GH4169 合金的精锻工艺进行了初步 研究，为今后深入开展 GH4169 合金的精锻加工工艺奠定了基础。
1 引言
GH4169 合金是仿美 Inconel 718 合金。Inconel 718 合金是由美国国际镍公司（Inco Alloys International） 亨廷顿分公司（Huntington）的 H.L.Eiselstein 研制成功，并于 1959 年公开的一种以体心四方 Ni3Nb（γ〞） 和面心立方 Ni3（Al,Ti,Nb）(γ′)析出强化的镍基变形高温合金。合金在-253～650℃之间具有高的抗拉强 度、屈服强度、持久强度和塑性，同时具有良好的抗腐蚀、抗辐照、热加工及焊接性能，因而成为航空、航 天及核能、石化领域大量应用的关键材料。其中该合金在航空发动机中的应用最典型，用量也最大。鉴于此， 本文将对 GH4169 合金在航空发动机中的应用现状和发展趋势作一简述，供大家参考。
2 应用现状
我国于 1968 年开始仿制 Inconel 718 合金，自 20 世纪 80 年代以来，结合航空发动机涡轮盘的研制，国 内对 GH4169 合金开展了大量的研究工作，特别是结合我国的国情和生产装备状况，有特色与创造性地研究 和掌握了有关工序的工艺，使国内生产的 GH4169 合金质量不断提高，满足了我国航空发动机对 GH4169 合 金的需要。
高温合金GH4169
常州市天志金属材料有限公司一、GH4169 概述GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。
该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。
供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。
可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。
1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美国),NC19FeNb(法国)1.3 GH4169 材料的技术标准GJB 2612-1996 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》HB 6702-1993 《WZ8系列用GH4169合金棒材》GJB 3165 《航空承力件用高温合金热轧和锻制棒材规范》GJB 1952 《航空用高温合金冷轧薄板规范》GJB 1953《航空发动机转动件用高温合金热轧棒材规范》GJB 2612 《焊接用高温合金冷拉丝材规范》GJB 3317《航空用高温合金热轧板材规范》GJB 2297 《航空用高温合金冷拔（轧）无缝管规范》GJB 3020 《航空用高温合金环坯规范》GJB 3167 《冷镦用高温合金冷拉丝材规范》GJB 3318 《航空用高温合金冷轧带材规范》GJB 2611《航空用高温合金冷拉棒材规范》YB/T5247 《焊接用高温合金冷拉丝》YB/T5249 《冷镦用高温合金冷拉丝》YB/T5245 《普通承力件用高温合金热轧和锻制棒材》GB/T14993《转动部件用高温合金热轧棒材》GB/T14994 《高温合金冷拉棒材》GB/T14995 《高温合金热轧板》GB/T14996 《高温合金冷轧薄板》GB/T14997 《高温合金锻制圆饼》GB/T14998 《高温合金坯件毛坏》GB/T14992 《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》HB 5199《航空用高温合金冷轧薄板》HB 5198 《航空叶片用变形高温合金棒材》HB 5189 《航空叶片用变形高温合金棒材》HB 6072 《WZ8系列用GH4169合金棒材》1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。
GH4169沉淀强化镍基高温合金Inceonel 718镍基合金 化学成分 力学性能
最小 50 GH41
69 最大 55
17
2.8 4.75
0.20 0.65
余量
0.01
21
3.3 5.50 1.0 0.08 0.35 0.35
0.30 0.80 1.15
5
GH4169沉淀强化镍基高温合金 物理性能
密度 g/cm3
8.24
熔点 ℃
热导率 λ/(W/m•
℃)
比热容 弹性模量 剪切模量
GH4169沉淀强化镍基高温合金
• GH4169相近牌号： • Inconel 718、 • UNS N07718(美国)、 • NC19FeNb(法国)、 • W.Nr.2.4668(德国)
GH4169沉淀强化镍基高温合金 化学成分
合金
镍铬铁钼铌钴碳锰硅硫铜铝钛
%
பைடு நூலகம்
牌号
Ni Cr Fe Mo Nb Co C Mn Si S Cu Al Ti
GH4169沉淀强化镍基高温合金 Inceonel 718镍基合金
化学成分 力学性能 棒板带管
GH4169沉淀强化镍基高温合金
• GH4169特性及应用领域概述：
• 该合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综 合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的 首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐 腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。 能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、 石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得 了极为广泛的应用。
J/kg•℃ GPa
GPa
电阻率 μΩ•m
线膨胀系 数
泊松比 a/10-6℃1
1260 14.7(100
435 199,9 77,2
激光快速成形GH4169合金显微组织与力学性能
第45卷 第1期2017年1月第27 —32页材料工程Journal of Materials EngineeringVol.45 No. 1Jan.2017 pp.27 —32激光快速成形GH4169合金显微组织与力学性能M icrostructure and Mechanical Properties ofLaser M elting Deposited GH4169 Superalloy杜博窨，张学军，郭绍庆，李能，孙兵兵，唐思熠(北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心，北京100095)DU Bo-ru i,Z H A N G Xue-ju n,G U O Sha〇-q in g,L I N eng,SUN Bing-b in g,T A N G Si-yi(3D P rinting Research and Engineering Technology Center,Beijing Institute of Aeronautical M aterials,Beijing 100095 ,China)摘要：利用GH4169合金粉末进行激光快速成形实验，制备出GH4169合金块状试样，并进行固溶时效热处理。
利用扫 描电镜（SEM)及能谱分析（EDS)等方法分别对激光成形沉积态及固溶时效态试样进行显微组织及元素偏析分析，并测 试显微硬度、室温及高温拉伸性能。
结果表明：沉积态微观组织为生长方向不一的细长柱状树枝晶，组织细小致密；经过 固溶时效热处理后晶粒得到细化，晶粒内部仍保留枝晶亚结构；固溶时效态试样较沉积态显微硬度及抗拉强度大幅提高，塑性有所下降，但整体优于锻件技术标准。
断口形貌表现为韧性穿晶断裂方式。
关键词：激光快速成形；GH4169;显微组织；力学性能doi：10. 11868/j.issn. 1001-4381. 2014. 001258中图分类号：TG146. 4 文献标识码：A文章编号：1001-4381(2017)01-0027-06Abstract：The block samples of a Ni-based superalloy named G H4169 were prepared by laser melting deposited method using the corresponding G H4169 alloy powders,and then were heat treated w ith solution treatment followed by double aging.The microstructure and element segregation analysis of both as-deposited and heat treated samples were studied by scanning electron microscopy (SEM)and energy dispersive spectroscopy (EDS).The microhardness as w ell as tensile properties at room and elevated temperatures were tested.The results indicate that the microstructure of as-deposited sample mainly consists of columnar dendritic crystals that grow along w ith different directions.Grains are refined after solution and aging heat treatm ent,but remain dendritic crystals substructure pared w ith the as-deposited sample,the microhardness and tensile strength of the heat treated sample increase substantially,but the plasticity somewhat decreases.Nonetheless the tensile properties are superior to the standard values of forgings.The fracture surface exhibits ductile transcrystalline fracture mode.Ke y words：laser melting deposition；G H4169 ；m icrostructure；mechanical property激光熔融沉积快速成形（L M D)技术，利用“离散-堆积”原理，采用高功率激光束对金属粉末进行逐层熔 化、快速凝固、逐层堆积、直接制造出致密高性能金属 零部件。
基于JMatPro软件的GH4169合金高温力学性能研究
基于JMatPro软件的GH4169合金高温力学性能研究基于JMatPro软件的GH4169合金高温力学性能研究摘要：GH4169镍基高温合金具有良好的高温力学性能，在航空航天、石化等领域得到了广泛应用。
本文使用JMatPro软件对GH4169合金的高温力学性能进行了研究。
通过建立合金的力学模型，分析了其在高温下的本构关系，包括应力应变曲线、屈服强度变化和材料失效机制等，对于GH4169合金在高温环境下的应用和使用提供了理论依据。
1.引言GH4169镍基高温合金是一种典型的镍基合金，具有优异的高温强度和耐蠕变性能。
它主要由铝、钛、铌、钽等元素组成，在航空航天、石化等高温领域广泛应用。
在高温环境下，合金的力学性能对材料的应用和使用至关重要。
因此，对GH4169合金在高温下的力学性能进行研究具有重要意义。
2.JMatPro软件简介JMatPro是一款专业的材料性能模拟软件，用于计算和预测材料的热力学、物理和力学性能。
该软件基于热力学数据库，提供了广泛的材料数据，适用于金属、陶瓷、复合材料等多种材料模拟。
3.建立GH4169合金力学模型使用JMatPro软件，我们可以建立GH4169合金在高温下的力学模型。
通过输入合金的化学成分、热处理参数等数据，软件可以计算出合金的热膨胀系数、塑性应变、屈服强度等力学性能指标。
根据这些指标，我们可以绘制出合金的应力应变曲线。
4.高温下的本构关系本构关系描述了材料的应力应变行为。
在高温下，GH4169合金的本构关系可以通过JMatPro软件模拟得到。
通过建立合金的本构模型，我们可以预测合金在高温下的力学性能。
5.结果与讨论根据JMatPro软件的模拟结果，GH4169合金在高温下表现出良好的力学性能。
合金在高温下的屈服强度随温度的增加呈现出下降的趋势，即随着温度的升高，合金的强度逐渐减小。
这是因为高温下合金中的晶界弹性剪切变形增加，导致晶界附近的位错堆积，进而降低了合金的屈服强度。
高温合金GH4169使用和特性GH4169热加工处理焊接性能知识
高温合金GH4169使用和特性GH4169热加工处理焊接性能知识一、GH4169简介：GH4169是Fe-Ni-Cr基沉淀硬化型变形高温合金，长期使用温度范围-253~650℃，短期使用温度在800℃，在650℃以下时具有高强度、良好的韧性以及在高低温环境均具有耐氧化耐腐蚀性。
以及良好的加工性能和焊接性能和长期组织稳定性。
二、GH4169使用和特性GH4169合金已用于制作航空、航天和石油化工中的环件、叶片、紧固件和结构件等，制作石油化工中应用的多种零件，可批量生产且使用性况良好。
合金在真空自耗重熔时可采用氦气冷却工艺，可有效减轻铌元素偏析，采用喷射成形工艺生产环件，可降低成本和周期，采用超塑成形可扩大生产范围。
适用于制作航空、航天和石油化工中的环件、叶片、紧固件和结构件等，主要有棒、板、管、带、丝、等。
三、GH4169对应牌号国外对应牌号：德标：2.4668、美标N07718、国标：GH4169。
四、GH4169力学性能表品种热处理温度0/°C拉伸强度Σb\MPa延伸率A/%断面收缩率Z/%热扎棒标准热处理20≥1270≥12≥15 650≥1000≥12≥18冷扎板标准热处理20≤895≥40五、GH4169热加工处理和焊接性能知识GH4169合金合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到很好的性能。
热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。
冷加工应在固溶处理后进行，加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程。
机加工需在固溶处理后进行，要考虑到材料的加工硬化性，与奥氏体不锈钢不同的是，适合采用低表面切削速度。
工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除，需要用细砂带打磨，在HNO3和HF的混合酸中酸洗之前，也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。
DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究
DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究一、引言介绍DP工艺GH4169合金在航空航天等领域的应用重要性，并简述本研究的目的和意义。
二、文献综述综述GH4169合金的研究现状和发展动态，重点介绍GH4169合金的本构模型及组织定量研究相关领域的研究进展和问题。
三、材料及实验方法介绍GH4169合金的成分、加工工艺以及实验方法，包括本构模型的构建方法、金相显微镜观察等方法。
四、结果与讨论描述GH4169合金的本构模型和组织定量研究结果，讨论其物理意义、实用性以及研究结论对GH4169合金应用和材料设计的启示。
五、结论与展望总结本研究的主要成果、不足之处和未来研究方向，为GH4169合金的进一步研究和应用提供指导和启示。
一、引言DP工艺GH4169合金是一种具有特殊性能的高温合金材料，在航空航天等领域得到广泛应用。
GH4169合金具有高强度、高耐腐蚀性、高温强度稳定性等特点，但同时也存在着材料组织复杂、本构关系尚未完全明确等问题。
因此，对于GH4169合金的本构模型和组织定量研究有着重要的意义。
本研究旨在通过对GH4169合金的组织分析及本构模型建立，深入了解其内部微观结构，为进一步研究该材料的性能和应力的特点提供理论分析依据和指导。
二、文献综述GH4169合金是一种重要的具有高强度、高耐腐蚀性、高温强度稳定性和较高的可加工性的高温合金材料。
其具有良好的综合性能，广泛应用于航空航天、核电站等领域。
随着技术的不断进步，GH4169合金的性能也得到了不断提升。
GH4169合金的本构模型是研究该材料性能和应力特征的重要工具。
目前，越来越多的研究表明GH4169合金的本构关系比较复杂，其中多相共存和误配位造成的位错-畴层错等复杂结构是本构关系的主要影响因素。
同时，组织定量研究也是GH4169合金研究的重要议题之一。
GH4169合金的组织定量研究主要研究其内部微观组织，包括晶粒尺寸、相分布、畴尺寸和方向、位错密度等，这对于深入了解其力学性能和材料微观结构具有重要意义。
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沈阳理工大学硕士学位论文
主元素Al、Ti和Nb的含量来控制γ′和 γ″相沉淀析出行为；还有一种是调整微量元 素种类与含量来增强其晶界结合力或改善析出相等来提高合金高温性能[11]。在 GH4169合金中，通过长期的应用和研究，发展了直接时效优质、高强合金以及改 进型等各种GH4169合金[12-13]。
GH4169G 锻造饼坯表层及边缘变形量较小，温度较低，再结晶不完全，应力 不能有效释放，形成具有魏氏体或δ相析出相对较多的混晶组织；饼坯中心是完 全再结晶后的细晶组织，并且δ相在晶界与晶内均匀析出。中间层完全再结晶晶 粒度为 ASTM7.5-11.5 级，表层不完全再结晶晶粒度为 ASTM3-6 级。
它以镍、钴、铁为基，在较大的温度范围，严酷的工作应力和条件下，保持 良好的稳定性的一类合金[2,3]。高温合金具备较高的高温强度、优异的蠕变性能和 疲劳性能、良好的组织稳定性、较高的抗氧化性和抗热腐蚀等力学性能[4-6]。
1.1 GH4169 合金简介
GH4169 高温合金旧牌号为 GH169，美国牌号为 Inconel718，是一体心立方的 γ″和面心立方的 γ′沉淀强化的镍基变形高温合金。GH4169(Inconel718)是一种含 合金元素种类多、合金化程度高的镍基变形高温合金，在 650℃以下具有强度高、 塑性好等良好的综合性能，因此该合金应用广泛，几乎占了我国高温合金用量的 一半，成为高温合金的支柱产品。在航天飞机发动机中，大约有 1500 个零件采用 了 IN718 合金，约占总重量的 51%。目前大多数先进的涡轮盘材料都采用 GH4169 合金制造[7]。现在，除了作为飞机发动机材料的用途（仍然是最主要的用途）以外， GH4169 合金已经成为原子能、低温以及要求抗环境导致开裂等场合的通用高温合 金[8]。
沈阳理工大学硕士学位论文
Meanwhile inconsistent compatibility of grain deformation also worse the mechanical properties of the alloy in surface layer.
Key words: GH4169G alloy; as-cast alloy; forging alloy; microstructure; mechanical properties
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第 1 章 绪论
第 1 章 绪论
高温合金是伴随着航空发动机的发展而开发出来的一类合金。高温合金的发 展始于二十世纪三十年代，最初主要用于航空发动机的经济具有重大战略意义的金属材料，广 泛应用于航空、航天、能源、交通运输和化学工业等领域。主要应用于制造航空、 航天发动机和核反应堆中的高温环境下的各种关键零件[1]。
The tensile strength at room temperature, 650℃ and 680℃, the stress rupture life at 650℃/725MPa, the creep property at 595℃/825MPa and the low cycle fatigue life of the alloy in the intermediate layer are higher than those of the alloy in the surface layer. The homogeneous delta phases precipitation and consistent compatibility of gain deformation bring about relatively good properties for the forging alloy with complete recrystallized structure. Delta phases precipitate in small grains and are deficient in the boundary of big gains for the forging alloy with duplex structure, which weak the strength of grain boundary and the cracks is prone to initate and propagate here;
沈阳理工大学 硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明:本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本 人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出， 并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本 声明的法律结果由本人承担。
关键词：GH4169G 合金；铸件；锻件；显微组织；力学性能
沈阳理工大学硕士学位论文
Abstract
GH4169 alloy is widely used in fields of aerospace and petroleum industry due to its excellent properties. GH4169G alloy is a modified alloy, which is developed by micro-alloying the conventional GH4169 alloy with phosphorus and boron. In this paper, the microstructure, segregation and homogenization parameter in GH4169G ingot alloy and microstructure, mechanical properties and fracture behaviors in GH4169G forging alloy are investigated.
It is found that the concretionary microstructures are γ matrix, Laves phase in the interdendritic zone, TiN and NbC in as-cast alloy. The elements of iron and chrome are rich in the dendrite arm, and nickel, niobium, titanium and phosphorus are rich in the interdendritic zone. It also has been revealed that the phosphorus is enriched in Laves phase and the content of phosphorus increases from the edge to the centre which segregates separately with boron in as-cast. Boron is enriched not only in the niobium carbide, but also in another new phase. The homogenization process of GH4169G as-cast alloy consists of three steps: 1120 ℃× 15 h +1160 ℃× 5 h + 1190 ℃× 50 h, AC.
The grain structure and delta phase in typical positions of forging GH4169G alloy are investigated. The results show that the duplex grain structure with Widmannstatten pattern or delta phases in the surface layer and edge of the alloy formed in the condition of small degree of deformation, forging stress and low temperature; and the isometric crystal with a small quantity of delta phases in the intermediate layer of the forging flan formed. The grain sizes of the isometric crystal in the intermediate layer and duplex grain structure in the surface layer are ASTM7.5-11.5 and ASTM3-6, respectively.
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