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    GH5188

    一、GH5188(GH188)概述

     

        GH5188是固溶強(qiáng)化型鈷基高溫合金,加入14%的鎢固溶強(qiáng)化,使合金具有優(yōu)良的高溫?zé)釓?qiáng)性,添加較高含量鉻和微量鑭,使合金具有良好的高溫抗氧化性能,同時(shí)具有滿意的成形、焊接等工藝性能,適于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)上在980℃以下要求高強(qiáng)度和在1100℃以下要求抗氧化的零件。也可在航天發(fā)動(dòng)機(jī)和航天飛機(jī)上使用。可生產(chǎn)供應(yīng)各種變形產(chǎn)品,如薄板、中板、帶材、棒材、鍛件、絲材以及精密鑄件。

    1.1 GH5188(GH188)材料牌號(hào) GH5188(GH188)。

    1.2 GH5188(GH188)相近牌號(hào) Haynes Alloy No.188(HA188),UNSR30188(美國(guó)),KCN22W(法國(guó))。

    1.3 GH5188(GH188)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)    

    GJB 3317-1998 《航空用高溫合金熱軋板材規(guī)范》

    1.4 GH5188(GH188)化學(xué)成分  見表1-1。

     1-1%

    C

    Cr

    Ni

    Co

    W

    Fe

    B

    La

    0.050.15

    20.024.0

    20.024.0

    13.016.0

    ≤3.0

    ≤0.015

    0.030.12

    Mn

    Si

    P

    S

    Ag

    Bi

    Pb

    Cu

    不大于

     

    ≤1.25

    0.200.50

    0.020

    0.015

    0.0010

    0.0001

    0.0010

    0.07

        1.5 GH5188(GH188)熱處理制度 熱軋板材11701190℃,空冷;冷軋帶材和板材11651230℃,快速空冷;棒材和鍛件1180℃±10℃,快速空冷。

        1.6 GH5188(GH188)品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài) 供應(yīng)δ0.54mm的冷軋薄板、δ414mm的熱軋中板、δ0.050.8mm的冷軋帶材,及各種尺寸的棒材、鍛件、焊絲及精密鑄件。板材經(jīng)固溶處理、酸洗、矯直和切邊后供應(yīng);帶材經(jīng)固溶處理、酸洗、切邊后成卷供應(yīng);板材經(jīng)固溶處理后磨光或車光交貨;鍛件于固溶狀態(tài)供應(yīng);精鑄件于鑄態(tài)交貨。

        1.7 GH5188(GH188)熔煉與鑄造工藝 合金采用真空感應(yīng)熔煉加電渣重熔或真空電弧重熔工藝生產(chǎn)。精密鑄件采用真空感應(yīng)熔煉后由母合金錠真空重熔澆鑄而成。

        1.8 GH5188(GH188)應(yīng)用概況與特殊要求 該合金在國(guó)外廣泛應(yīng)用于制造燃?xì)鉁u輪及導(dǎo)彈的高溫部件,如燃燒室、尾噴管及核能工業(yè)中的熱交換器等零部件。在國(guó)內(nèi)用該合金制成的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒和導(dǎo)向葉片等高溫部件已通過長(zhǎng)期試車考驗(yàn),并投入生產(chǎn)應(yīng)用。用該合金板材加工成零件的制造工藝中,任何工序(如熱處理、焊接等)均應(yīng)防止?jié)B碳及銅污染,以免損害合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。

     

     

    二、GH5188(GH188)物理及化學(xué)性能  

      

    2.1 GH5188(GH188)熱性能                                        

    2.1.1 GH5188(GH188)熔化溫度范圍  13001360℃[1]。

    2.1.2 GH5188(GH188)熱導(dǎo)率  見表2-1

                                                 2-1[2]

    θ/

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    λ/(W/(m·))

    12.23

    15.32

    18.30

    20.81

    22.90

    25.04

    26.50

    27.88

    29.06

    2.1.3 GH5188(GH188)比熱容 見表2-2。

                                                 2-2[2]

    θ/

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    c/(J/(kg·))

    208

    425

    454

    484

    513

    534

    554

    571

    588

    600

    2.1.4 GH5188(GH188)線膨脹系數(shù) 見表2-3

                                                 2-3[2]

    θ/

    20100

    20200

    20300

    20400

    20500

    20600

    20700

    20800

    20900

    201000

    α/10-6-1

    11.8

    12.4

    12.9

    13.4

    13.7

    14.4

    14.8

    15.2

    15.7

    16.2

    2.1.5 GH5188(GH188)熱擴(kuò)散率見表2-4

                                                 2-4[2]

    θ/

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    Q/(10-6m2/s)

    3.15

    3.70

    4.15

    4.45

    4.70

    4.95

    5.10

    5.20

    5.30

    2.2 GH5188(GH188)密度 ρ=9.09g/cm3[2]。

    2.3 GH5188(GH188)電性能 合金電阻率見表2-5

                                                 2-5[2]

    θ/

    20

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    ρ/(10-6Ω·m)

    1.051

    1.056

    1.100

    1.133

    1.143

    1.171

    1.192

    1.199

    1.204

    1.213

    1.226

    2.4 GH5188(GH188)磁性能 合金無磁性。

    2.5 GH5188(GH188)化學(xué)性能 

    2.5.1 GH5188(GH188)抗氧化性能

    2.5.1.1 GH5188(GH188)在空氣介質(zhì)中試驗(yàn)100h的氧化速率見表2-6。

                                                 2-6[2]

    θ/

    900

    1000

    1100

    氧化速率/(g/m2·h)

    0.0210.034

    0.0810.098

    0.1250.128

    2.5.1.2 GH5188(GH188)GH5188GH3536GH605三種合金刀餓楔形樣式,在爐中的高溫靜止空氣中在指定溫度下試驗(yàn)1h后,在空氣中冷卻不少于40min,總的循環(huán)次數(shù)為100周;另一組試樣在轉(zhuǎn)速為1000r/min的旋轉(zhuǎn)式燃燒裝置中作循環(huán)氧化試驗(yàn),在指定溫度下于0.3馬赫的燃燒產(chǎn)物中保持1h,然后以0.7馬赫的冷空氣吹3min,交替試驗(yàn)100周后試樣的重量損失見圖2-1。

    2.5.2 GH5188(GH188)耐腐蝕性能 在含有硫酸鈉和氯化鈉等污染物的環(huán)境中,該合金的耐腐蝕能力優(yōu)于鎳基合金GH3536。GH51885種合金板材,在燃?xì)馑俣葹?/span>4m/s,燃燒空氣中含5×10-65×10-5海鹽,№.2號(hào)燃油中含0.3%0.45%硫,空氣-油的比例為301,試驗(yàn)時(shí)試樣旋轉(zhuǎn),并每隔1h試樣從900℃用冷空氣吹冷至260℃以下,如此在燃燒裝置上循環(huán)試驗(yàn)200h后的動(dòng)態(tài)熱腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見圖2-2。

     IMG_256

     

    三、GH5188(GH188)力學(xué)性能

     

    GH5188(GH188)合金不同品種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能見表3-1

                                                  3-1

    品種

    拉伸性能

    持久性能

    硬度HV

    其他性能

    θ/

    σP0.2/MPa

    σb/MPa

    δ5/%

    θ/

    σ/MPa

    t/h

    δ5/%

    不小于

    不小于

    中板

    20

    380

    860

    45

    815①

    927①

    165

    76

    23

    23

    10

    15

    282

    晶粒度≥4級(jí)

    薄板

    20

    650

    380

    250

    860

    620

    45

    50

    927

    76

    23

    15

    -

    彎曲、抗氧化、晶粒度

    帶材

    δ≤0.51mm

    20

    650

    380

    250

    860

    620

    40

    40

    927

    62

    23

    8

    -

    彎曲180°、抗氧化、晶粒度≥4級(jí)

    帶材

    δ>0.51mm

    20

    650

    380

    250

    860

    620

    45

    50

    927

    76

    23

    15

    -

    棒材

    20

    380

    860

    45

    927

    90

    23

    15

    HBS≤302

    抗氧化

    鍛件

    20

    380

    860

    45

    927

    83

    23

    15

    HBS≤293

    抗氧化

    精鑄件

    20②

    300

    600

    10

    815

    165

    15

    -

    -

    -

    ① 持久試驗(yàn)任選一個(gè)溫度進(jìn)行。

    ② 試制時(shí)拉伸試驗(yàn)結(jié)果供參考。

     

      

    IMG_257四、GH5188(GH188)組織結(jié)構(gòu)

    4.1 GH5188(GH188)相變溫度           

    4.2 GH5188(GH188)時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線 見圖4-1。

    4.3 GH5188(GH188)合金組織結(jié)構(gòu) 

    4.3.1 GH5188(GH188)固溶狀態(tài)除奧氏體基體外,有M6C一次碳化物,少量的M6C與富鑭化合物結(jié)合在一起的LaxMy相,還有極少量的M3B2TiC相。在高溫長(zhǎng)期暴露后,M6C會(huì)分解析出M23C6,某些爐號(hào)可能析出L相,該相在1180℃固溶或在870980℃長(zhǎng)期暴露后重熔于基體。

    4.3.2 GH5188(GH188)中板、薄板和帶材技

    術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,供應(yīng)狀態(tài)的晶粒度應(yīng)不粗于4級(jí)。

    固溶溫度(保溫時(shí)間10min)對(duì)板材晶粒度級(jí)別的

    影響見表4-1。

                      4-1[10]

    固溶溫度/

    1100

    1120

    1140

    1150

    1160

    晶粒度/級(jí)

    87(9)

    87

    78

    68

    68(5)

    固溶溫度/

    1170

    1180

    1190

    1200

    1220

    晶粒度/級(jí)

    57

    57(4)

    56(4)

    46(3)

    35(2)

     

     

     

    五、GH5188(GH188)工藝性能與要求

     

    5.1 GH5188(GH188)成形性能

    5.1.1 GH5188(GH188)鍛造加熱溫度1180℃,終鍛溫度不低于980℃。鑄造組織破碎后們可以采用大變形量,以減少再加熱次數(shù)和細(xì)化晶粒。

    5.1.2 GH5188(GH188)板材再固溶處理后塑性良好,可以采用任何冷成形工藝成形,但其最小變形量應(yīng)大于12%,以避免退火后產(chǎn)生粗大晶粒(臨界變形組織)。

    5.1.3 GH5188(GH188)工藝塑性

    5.1.3.1 GH5188(GH188)高溫扭轉(zhuǎn)塑性圖見圖5-1;高溫拉伸塑性圖見圖5-2。

              IMG_258

    5.1.3.2 GH5188(GH188)δ1.2mm板材供應(yīng)狀態(tài)的杯突試驗(yàn)擠壓深度為10.612.0mm[2]

    5.2 GH5188(GH188)焊接性能 合金焊接性能良好,可用各種形式焊接工藝連接,以氬弧焊連接效果最好,接頭強(qiáng)度和塑性下降較少。

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