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1 GH4738合金及发展1

1.1 GH4738合金1

1.1.1 合金成分1

1.1.2 合金析出相及强化3

1.1.3 合金冶炼方法7

1.2 合金性能8

1.2.1 物理性能8

1.2.2 力学性能9

1.3 合金热加工和热处理13

1.3.1 热加工13

1.3.2 热处理16

1.4 组织和性能的关系及组织控制19

1.4.1 晶粒度和析出相的影响19

1.4.2 组织可控性21

1.4.3 强化相控制26

1.4.4 晶粒异常长大现象30

1.5 合金标准及演变32

参考文献38

2 合金冶炼及均匀化开坯40

2.1 合金冶炼40

2.1.1 真空感应40

2.1.2 电渣重熔42

2.1.3 真空电弧重熔44

2.1.4 实际冶炼工艺及控制46

2.2 合金锭均匀化47

2.2.1 偏析形成的原因及影响48

2.2.2 均匀化工艺51

2.2.3 均匀化计算模型及验证61

2.3 合金锭锻造开坯66

2.3.1 开坯过程66

2.3.2 开坯后的组织特征67

参考文献70

3 组织特征及热处理71

3.1 合金成分对析出相的影响规律71

3.1.1 合金成分对平衡相的影响71

3.1.2 合金的组织特征对比分析77

3.2 合金的组织演变规律89

3.2.1 γ′相和碳化物回溶89

3.2.2 晶界碳化物的演变行为94

3.2.3 碳化物和γ′相的析出103

3.3 热处理工艺的影响113

3.3.1 亚固溶热处理性能113

3.3.2 过固溶热处理组织与性能118

参考文献127

4 合金的组织与性能128

4.1 镁的影响128

4.2 晶粒度的影响132

4.2.1 晶粒尺寸对裂纹扩展速率的影响132

4.2.2 混晶组织的影响134

4.2.3 裂纹扩展速率与晶粒尺寸的关系141

4.3 碳化物的影响146

4.3.1 晶界碳化物对性能的影响146

4.3.2 晶界碳化物对裂纹扩展的影响规律153

4.4 强化相的影响158

4.4.1 γ′相对力学性能的影响159

4.4.2 γ′相随温度的变化规律163

4.4.3 组织敏感性分析及控制166

参考文献179

5 热变形过程中的再结晶行为180

5.1 动态再结晶组织演化与控制180

5.1.1 变形过程中的变形抗力及组织演变181

5.1.2 热处理对变形组织的影响190

5.1.3 初始组织为混晶的动态再结晶200

5.1.4 动态再结晶组织控制206

5.2 亚动态（静态）再结晶组织演变与控制208

5.2.1 双道次变形抗力影响规律209

5.2.2 变形参数对晶粒组织影响规律219

5.2.3 晶粒组织控制原则227

5.3 晶粒长大演变及控制230

5.3.1 变形参数对抗力及晶粒长大的影响230

5.3.2 晶粒长大规律238

6 热变形组织控制241

6.1 热加工温度优化准则241

6.1.1 最佳热加工温度241

6.1.2 参数Tγ′和TMC的确定243

6.2 合金热加工图247

6.2.1 热加工图的建立247

6.2.2 热加工图的分析250

6.3 终锻温度的影响及控制原则254

6.3.1 接近实际锻造过程的热变形行为255

6.3.2 终锻温度的控制原则263

6.4 连续变形条件下再结晶266

6.4.1 晶粒异常长大的影响因素及本质266

6.4.2 梯形试样热变形后的组织演化270

6.4.3 固溶处理对晶粒演化的影响281

6.5 组织演化模型的构建与验证287

6.5.1 动态再结晶模型的建立287

6.5.2 亚动态（静态）再结晶模型的建立294

6.5.3 晶粒长大模型的建立296

6.5.4 组织控制模型的验证299

参考文献306

7 合金冷变形行为308

7.1 冷加工过程及硬化理论308

7.1.1 冷加工硬化理论308

7.1.2 冷加工硬化机理309

7.1.3 冷轧后的中间退火热处理311

7.2 冷加工变形特性311

7.2.1 室温压缩本构关系311

7.2.2 冷加工对组织的影响314

7.3 中间退火对冷变形组织的影响319

7.3.1 退火工艺对微观组织的影响319

7.3.2 合金退火再结晶行为336

7.4 第二道次冷变形的影响340

7.5 冷拔对组织的影响345

参考文献356

8 合金组织稳定性357

8.1 两标准热处理后长时组织稳定性对比357

8.2 过固溶标准热处理后长时组织稳定性366

8.2.1 使用温度范围内时效后组织的演变规律366

8.2.2 高温下时效后组织的演变规律378

8.3 亚固溶标准热处理后长时组织稳定性382

9 涡轮盘的制备工艺及控制原则395

9.1 直径300mm涡轮盘的制备395

9.1.1 有限元模型的建立及模拟计算397

9.1.2 直径300mm涡轮盘的制备工艺及验证403

9.1.3 涡轮盘最佳固溶温度确定406

9.2 直径1250mm涡轮盘的制备工艺413

9.2.1 直径1250mm涡轮盘的模拟计算413

9.2.2 涡轮盘实际生产工艺分析416

9.3 直径1380mm进口涡轮盘的解剖分析424

9.3.1 涡轮盘组织性能分析424

9.3.2 涡轮盘转速对应力分布的影响429

9.4 直径1450mm涡轮盘的制备431

9.4.1 集成式模拟在超大涡轮盘锻造中的应用431

9.4.2 直径1450mm超大涡轮盘制备439

参考文献443

10 服役后涡轮盘的寿命评估444

10.1 服役6万小时涡轮盘的解剖分析444

10.1.1 涡轮盘的组织分析444

10.1.2 涡轮盘的力学性能分析450

10.2 服役10万小时涡轮盘的组织分析452

10.3 服役6万小时涡轮盘的剩余力学性能及组织演化458

10.3.1 650℃不同应力水平下的组织特征459

10.3.2 700℃不同应力水平下的组织特征463

10.3.3 732℃/550MPa应力水平下的组织特征468

10.3.4 760℃不同应力水平下的组织特征468

10.3.5 815℃不同应力水平下的组织特征472

10.4 涡轮盘剩余寿命的评估分析479

10.4.1 Larson-Miller外推法评估涡轮盘的寿命480

10.4.2 K-D外推法评估涡轮盘的寿命481

10.4.3 人工神经网络预测涡轮盘的剩余寿命484

11 叶片制备工艺及失效分析490

11.1 叶片热加工及组织特征490

11.1.1 叶片锻造工艺控制原则490

11.1.2 热加工过程中组织演化494

11.2 叶片服役失效原因分析501

11.2.1 叶片服役过程中存在的问题501

11.2.2 进口动叶片组织性能控制水平评价512

11.3 典型动叶片失效分析514

参考文献536