Page 35 - 理化检验-物理分册2024年第七期

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试验与研究 DOI:10.11973/lhjy-wl230365

Incoloy901合金高温持久试验的断裂行为

沈康阳 ，杨蔚涛 ，李 伟 1,2
1,2
1,2
（1.上海材料研究所有限公司，上海 200437；2.上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海 200437）
摘 要：对Incoloy901高温合金分别进行了短时高温持久试验和长期高温持久试验，使用扫描电
镜对试样断口附近的组织进行分析。结果表明：在短时高温持久和长期高温持久试验过程中，试样
晶界处弥散分布着大量颗粒状碳化物，使材料产生应变集中；随着热变形时间的延长，沿晶界处形
成了蠕变孔洞，进一步促进了裂纹扩展，最终导致合金试样断裂。
关键词： Incloy901高温合金；碳化物；应变集中；蠕变孔洞；热变形
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2024)07-0023-05
Fracture behavior of Incoly901 alloy after high-temperature creep rupture test

SHEN Kangyang , YANG Weitao , LI Wei 1,2
1,2
1,2
(1. Shanghai Research Institute of Materials Co., Ltd., Shanghai 200437, China;
2. Shanghai Key Laboratory of Engineering Materials Application and Evaluation, Shanghai 200437, China)

Abstract: Short-term and long-term high-temperature creep rupture tests were conducted on Incoloy901
superalloy, and the microstructure near the fracture surface of the sample was analyzed using scanning electron
microscopy. The results show that during the short-term and long-term high-temperature creep rupture tests, a large
amount of granular carbides were dispersed at the grain boundaries of the samples, resulting in strain concentration.
As the hot deformation time prolonged, creep cavities were formed along the grain boundaries, further promoted crack
propagation and ultimately led to the fracture of the alloy specimens.
Keywords: Incoloy901 superalloy；carbide；strain concentration；creep cavity；hot deformation

Incoloy901 合 金 是一 种 Ti 元 素 含量 较 高 的 品率低，严重影响了合金的后续热处理组织和成品
时效强化高温合金，且Incoloy901 合金中添加了 质量 [7-8] 。合理地控制Incoloy901合金中C、N、B等
较多的Cr、Mo元素，以提高其高温性能，使其在 元素的含量，可以有效减少一次碳化物Ti(C、N)的
600~700 ℃条件下拥有非常优越的长期持久承载能 析出，Ti元素又可被Mo等元素代替，形成(Ti，Mo)
力，同时具备一定的抗高温环境氧化和耐高温腐蚀 C相 [9-11] 。MC型碳化物对合金的性能有较大影响，
性能 [1-4] 。合金的组织以γ为基体，以γ'为沉淀硬化 目前Incoloy901合金存在高温持久性能不稳定、组
相。该时效强化合金具有较高的屈服强度与持久强 织均匀性差等问题 [12-14] ，并且国内目前针对这类合
度，用于制造工作温度达650 ℃的航空发动机和汽轮 金的长期持久（不小于1 500 h）试验研究较少。
机等零部件 [5-6] 。 为了深入阐明国产化试制 Incoloy901 合金在
长期以来，Incoloy901合金熔炼成分偏析及夹杂 高温持久试验断裂后组织演变的情况，笔者对该
物等问题难以得到有效控制，特别是合金凝固后存 合金钢锭在 600 ℃以上不同温度与应力条件下进
行了高温持久试验，并对断裂后的试样进行了分
在各类不均匀粗大夹杂物和初析相，其极易在锻造
析，结果可为提高 Incoloy901 合金的高温性能提
过程中呈集中束链状排列，且材料存在锻后组织不
供理论基础。
均匀及大量锻造缺陷（微裂纹和混晶），造成锻造成
1 试样制备与试验方法
收稿日期：2023-12-18
作者简介：沈康阳（1995-） ，男，本科，助理工程师，主要从事金 1.1 试样制备
属材料的研究工作，297930595@qq.com 为了严格控制合金熔炼后的O、N元素含量，减
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