GH4169合金丝材GH4169简介， 傲世皇朝登陆，GH4169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，并具有良好的耐辐射、耐氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造形状复杂的零部件

　　GH4169是Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型变形高温合金，长时使用温度范围-235°C～650°C,短时使用温度可达800°C。合金在650°C以下强度较高

　　，具有良好的抗疲劳﹑抗辐射﹑抗氧化和耐腐蚀性能，以及良好的加工性能﹑焊接性能和长期组织稳定性。

　　GH4169 应用：合金已用于制作航空发动机、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件和焊接结构件等；制作液氢、制作核能工业应

　　摘 要：目的 减轻不同热处理状态下激光增材制造高 Nb 含量 GH4169 合金组织中的微观偏析。方法 采用激光增材制造方法对球磨 Nb 合金化后的合金粉末进行快速成形，获得具有较高 Nb 含量的 GH4169 合金试样。

　　通过光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析、维氏硬度测试方法，对沉积态、固溶态和直接时效态试样进行分析，研究因合金中 Nb 含量变化引起的微观偏析对沉积态和热处理态合金的枝晶组织和显微硬度的影响。

　　结果 随着 Nb 含量的增加，一方面，由于枝晶间的 Nb 含量增加，枝晶间（γ+Laves）共晶数量增加，且共晶组织形貌更为连续；沉积态试样的显微硬度由 228.4HV 增大至 534.1HV。另一方面，枝晶干 Nb元素含量增加，枝晶干与枝晶间 Nb 元素含量的差异缩小，Nb 元素的偏析比由 8.59 减小至 4.13。

　　后续固溶处理后，枝晶结构逐渐消失，枝晶间 Laves 相的数量随之减少，枝晶干与枝晶间的微观偏析减轻；固溶态试样硬度值随之减小，减小趋势随固溶温度的升高而逐渐平缓。

　　随着 Nb 含量的增加，直接时效处理后，各试样显微硬度值在微观区域内的均匀性提高，枝晶干与枝晶间强化相的析出差异减小。

　　结论 合适的热处理制度既可以实现合金元素的均匀化，还能减小枝晶干与枝晶间强化相的析出差异，减轻激光增材制造高 Nb 含量 GH4169 合金组织中的微观偏析。

　　GH4169（国外牌号为 Inconel 718）合金是一种镍铁基变形高温合金，具有良好的焊接性能和抗腐蚀性、良好的热加工性能、较高的强度，是航空航天及石油化工、冶金矿山应用的关键性材料。随着我国航空航天技术的发展，几何形状多样、结构复杂、性能优异的高温合金结构件需求量也日益增大。目前的锻造工艺还很难满足几何形状复杂、尺寸精密等要求，这在一定程度上限制了 GH4169 合金的发展与应 用。

　　随着计算机技术、激光技术、机械工程技术及 CAD/CAM 技术的发展，20 世纪 80、90 年代诞生了以激光熔覆技术和快速成形技术为基础的金属零件激光增材制造技术，这为获得高性能的高温合金开拓了新途径[3-4]。

　　激光增材制造 GH4169 合金熔池凝固速度快，避免了材料中合金元素的宏观偏析[5-10]，但是激光增材制造 GH4169 合金组织的亚结构为枝晶结构，枝晶间主要为(γ+Laves)共晶组织。特别地，GH4169 合金激光熔池在凝固末期形成了富含 Nb 的脆性 Laves 相，该相中 Nb 的质量分数达到 22.4%[11]，而基体 γ 相中Nb 元素的含量大大低于枝晶间。

　　因此在微观枝晶亚结构中，Nb 元素的偏析现象依然存在。Nb 是 GH4169合金中主要强化相 γ的主要形成元素，强化相的析出尺寸、位置与数量都直接影响着 GH4169 合金的使用性能。

　　Sui 等人[12-14]利用激光修复技术，较为系统地研究了 GH4169 合金修复件的组织与性能变化规律。

　　研究发现，修复区沉积态显微结构为枝晶结构，基材区为锻态等轴晶。经过直接时效处理后，强化相的分布均匀性也不相同，其中修复区的强化相 γ主要分布在 Nb 含量较高的枝晶间区域，而枝晶干区域很少有强化相 γ析出，甚至没有强化相析出。

　　可见，GH4169中 Nb 元素的含量，尤其是 Nb 元素的偏析程度、枝晶干的 Nb 含量对 GH4169 合金的性能起到至关重要的作用。

　　为了更好地发挥合金组织和力学性能潜力，国内外研究者多采用调整 Al、Ti 及 Nb 的相对比例，改变沉淀相的析出数量、形貌以及尺寸，从而达到提高组织稳定性以及优化性能的目的。

　　Cozar R[15]等人在Inconel 718 合金的基础上调整了 Al、Ti 及 Nb 元素的含量，结果表明，当合金中 Ti+A1/Nb 原子比提高到0.9 甚至更高后，两种强化相 γ及 γ会以“包覆组织”形式析出，提高了合金的组织稳定性。

　　董建新等人[16]在 Cozar R 的研究基础上，对不同 Ti+A1/Nb 原子比的 Inconel 718 合金进行了更高温度及更长时间的时效处理，研究了调整成分后合金的时效硬化曲线，发现调整成分后合金的软化原因不同于传统 Inconel 718 合金。为了保证调整成分后的 Inconel 718 合金的组织稳定性和良好的力学性能，Du 等人[17-18]提高了合金中 Ti+A1/Nb 原子比，保证足够的 Al+Ti+Nb 的量，还添加了质量分数为 0.024%的 P 和 0.0096%的 B，发现调整成分后形成的 γ+γ包覆组织可以提高Inconel 718 的组织稳定性，相比于传统的 Inconel 718合金使用温度提高了 30 ℃。

　　综上所述，国内外研究者在传统铸造工艺中实现了 GH4169 合金的合金化处理，但是由于 GH4169 合金容易在钢锭凝固结晶过程中出现 Nb 元素的宏观偏析，导致冶金缺陷的形成，因而在对 GH4169 合金成分优化时，合金中 Nb 元素的添加量普遍较低。考虑到激光增材制造熔池非平衡快速凝固的特点，可有效避免合金元素的宏观偏析问题，保证材料连续成形，这提供了一条实现高温合金中易偏析元素含量增加的有效方法，也为通过改变合金成分实现 GH4169 合金组织改善与性能优化提供了途径。同时，通过不同的热处理工艺来继续对显微组织进行调控，获得更佳性能并掌握合金化后合金相变规律，也是一项重要的工作[19-24]。

　　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零件。机匣等零部件长期使用。

　　GH4169是一种沉淀强化镍基高温合金，在-253～650℃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。

　　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

　　该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，件表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增强强化相的数量，提高抗疲劳的含量，提高材料的纯度和综合性能。

　　核能应用的GH4169合金，需控制硼的含量（其他元素成分不变），具体含量有工序双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。

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