「微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响」
胡聘聘1，王越1,2，李妍佳1，何金珊2，张丽辉1，罗亮1，王西涛2,3，肖程波1
1. 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095
2. 北京科技大学 钢铁共性技术协同创新中心，北京 100083
3. 齐鲁工业大学 山东省轻质高强金属材料省级重点实验室，山东 济南 250014
DOI：10.7502/j.issn.1674-3962.202308030
摘要：分别采用普通铸造、细晶铸造和微晶铸造工艺制得了晶粒度为ASTM M9～M7级、ASTM M14～M9级和ASTM 3～5级的K4169合金试样，研究了微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响。研究结果表明，微晶铸造工艺可显著细化晶粒，降低凝固偏析，减少Laves相和大块MC碳化物，增加γ″相体积分数；使合金704 ℃/448 MPa条件下的持久性能相比于普通铸造和细晶铸造合金分别提高了621%和44%，达到614.9 h；断裂模式从普通铸造K4169的脆性穿晶断裂转变为微晶铸造K4169的韧性沿晶穿晶混合型断裂。微晶铸造工艺引起的晶粒细化和γ″相体积分数的提高，有效强化了K4169合金，而大块MC碳化物及Laves相的减少，减少了潜在的裂纹萌生、扩展位置，二者共同作用提高了K4169合金的持久寿命，并降低了性能数据分散性。微晶铸造工艺可获得良好的综合力学性能，提升K4169合金机匣、壳体、扩压器等整体结构件在700 ℃以下的服役性能，有良好的应用前景。
K4169 合金热处理态的晶粒形貌及尺寸分布: (a)不同铸造工艺制备的K4169 合金的晶粒形貌, (b) 微晶铸造K4169的IPF-Z 图
Morphologies and size distributions of grains for heat treated K4169 alloys: (a) morphologies of grains for K4169 alloys in different casting processes, (b) IPF-Z map of micro-grain K4169
不同铸造工艺K4169 合金在704 ℃ /448 MPa 下的持久断口形貌及二次裂纹
Stress rupture surfaces and secondary cracks alloys at 704 ℃ /448 MPa of K4169 in different casting processes: (a, b) conventional K4169, rupture surface, (c) conventional K4169, secondary cracks; (d, e) fine-grain K4169, rupture surface, (f) fine-grain K4169, secondary cracks; (g, h) micro-grain K4169, rupture surface, (i) micro-grain K4169, secondary cracks
[引用格式]胡聘聘，王越，李妍佳，等. 微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响[J]. 中国材料进展，2024，43(10)：865-870.
HU P P，WANG Y，LI Y J, et al. Effect of Micro-Grain Casting Process on Microstructure and Stress Rupture Properties of K4169 Alloy[J]. Materials China, 2024, 43(10): 865-870.
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