《铸造技术》

文章标题:细化剂对 K492M 铸造高温合金显微组织及力学性能的影响

文章作者:付文磊 1,郭丰伟 2,杨文超 1,张彦超 1,胡生垚 1,王 强 1,苏海军 1,刘 林 1
关 键 字:K492M 高温合金;晶粒细化;显微组织;力学性能
文章摘要:
等轴晶铸造镍基高温合金广泛用于航空发动机中低温热端部件,K492M 合金因凝固区间宽、浇注温度高易出现晶粒粗大、组织不均问题。 本文研究 Cr-Fe-Nb/Co-Fe-Nb 复合晶粒细化剂对 K492M 铸造高温合金显微组织与力学性能的影响规律,揭示了细晶强化机制,为该合金工程化应用提供组织调控依据。 结果表明,晶粒细化剂可显著细化K492M 合金的晶粒,其平均晶粒尺寸由 3 128.25 μm 减小到 297.59 μm,断面等轴晶比例由 60.28%提高到 94.06%,同时碳化物尺寸与含量、共晶组织含量也都有所降低,这是由于细化剂添加后形核质点增多,晶粒尺寸降低,减少了共晶和碳化物的生长空间,使得其长大受阻。另外,二次枝晶间距保持在同一水平范围内。进一步研究表明,细化剂添加可使K492M 合金在 760 ℃高温拉伸条件下的屈服强度从 690.38 MPa 提升至 978.76 MPa,抗拉强度从 941.25 MPa 提升至1 147.95 MPa,伸长率从 4.88%提升至 12.50%;760 ℃/662 MPa 条件下,合金持久寿命则从 35.88 h 提升至 110.99 h。 未加入细化剂的试样断口呈现出脆性断裂特征,且晶界区域应力集中显著,而加入细化剂的试样断口呈现出韧-脆混合断裂特征,晶界区域的位错密度也较原始试样显著降低。 因此,晶粒细化后,K492M 合金单位体积内的晶界面积上升,合金协调变形能力提高,促使了其强度和韧性的协同提升。