固溶温度对铸造Waspaloy合金组织的影响

Waspaloy合金是美国20世纪50年代发展起来的γ'相沉淀硬化型镍基高温合金，国内生产Waspaloy合金部件主要通过锻造成型技术，并对其组织、性能和工艺做了大量研究，已广泛应用到实际生产中。然而，国内关于铸造用Waspaloy合金的报道几乎没有，而随高温合金熔模精密铸造技术发展，熔模精密铸造已成为生产航空航天高精度、复杂几何形状铸件的有效方法。它是一种近净成型工艺，铸件表面无需机械加工或只进行局部打磨，即可达到所要求的尺寸精度和表面粗糙度，并且生产灵活性高、适应性强。于是科研人员开展了关于铸造Waspaloy合金排气机匣的研制，这将对我国高温合金及航空航天的发展有着进一步的推进作用。

　　固溶热处理制度的选择对合金的组织形貌和力学性能的好坏起到至关重要的作用。固溶热处理的主要作用是消除合金元素偏析，使组织均匀化；溶解在凝固过程中析出的粗大γ'相；改变晶界和晶内的碳化物形貌及类型。虽然锻造成型的Waspaloy合金已经大量应用在烟气轮机上，但对该合金涡轮叶片的固溶热处理制度与力学性能之间关系仍有争议。特别是对于铸造用Waspaloy合金，对其研究还比较少，因此研究不同固溶温度对铸造用Waspaloy合金组织的影响规律实际意义重大。

　　实验所用Waspaloy母合金锭经ZG 0.2真空感应炉中熔炼，合金成分（质量分数，%）为C0.05，Cr19.26，Co13.77，Mo4.36，Al1.52，Ti3.06，B0.006，Zr0.052，Ni余。实验所用试验由母合金在ZG 0.01真空感应炉中重熔浇注。

　　试样分别采取4种固溶温度：（A）1000℃/4h，AC（空冷）；（B）1040℃/4h，AC；（C）1080℃/4h，AC；（D）1120℃/4h，AC。然后分别经过840℃/4h，AC稳定化处理和760℃/16h，AC时效处理。试验结果表明：

　　（1）铸态Waspaloy合金具有典型枝晶形貌，枝晶偏析比较严重，其主要析出相为不规则的铸态γ'相、块状和片状MC 碳化物。

　　（2）随固溶温度提高，枝晶形貌逐渐模糊至消失，铸态γ'相逐渐溶解。当固溶温度大于1080℃时，枝晶形貌消失，铸态γ'相完全溶解。在稳定化和时效处理过程中，粒状M23C6碳化物在晶界析出，均匀细小的二次γ'相开始析出并长大。从成分和组织均匀性考虑，该合金的固溶适宜温度应大于1080℃。