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GH4145简介：
GH4145合金主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相进行时效强化的镍基高温合金，在980℃以下具有良好的耐腐蚀和耐氧化性能，800℃以下具有高的强度，540℃以下具有好的耐松弛性能，同时还具有良好的成形性能和焊接性能。该合金主要用于制造发动机在800℃以下工作并要求强度高的耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧。还可用于制造汽轮机涡轮叶片等零件。
1 引 言
高温合金GH4145是20世纪80年代中期开发的以γ'[Ni3(Al,Ti,Nb)]为主要强化相的镍基时效硬化型合金{1~3}。主要应用：航空发动机的环形件{4}、结构件和螺栓等；核反应堆；汽轮机涡轮叶片、砂轮；要求耐松弛的平面弹簧和螺旋弹簧；传感器；热空气管道系统；压力容器。GH4145在980 ℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800 ℃以下具有较高的强度，540 ℃以下具有较好的耐松弛性能，同时还具有良好的成形性能和焊接性能，在低温环境中有优异的机械性能。
2 实 验
用天平按表1配料，进行真空感应熔炼合金，再进行真空电弧重熔。
该实验是在OL YMPUSPME3金相显微镜下对合金固溶态显微组织进行观察和分析，使用材料曲折试验机对弯曲性能进行测试，同时使用NX-3A扭转试验机对弹性扭转性能进行测试，并在WE-30(706)拉力实验机上对特种合金的力学性能进行测试，使用DTM-X动态弹性模量分析仪对该合金的室温和高温弹性模量进行分析。
3 实验结果与讨论
3.1 晶粒度与温度关系
将GH4145试样在箱式电阻炉内进行固溶处理，调整固溶处理的温度，观察晶粒度如图1所示。经过试验得知950～1020℃晶粒度均在8级，超过1020℃晶粒度开始下降比较明显，在1140℃以上晶粒度急剧变化，变得比较粗大。
3.2 室温和高温弹性模量
试验中GH4145在室温～800 ℃均保持较高的弹性模量，弹性模量随温度的变化稍平缓，超过800 ℃弹性模量下降趋势增大，到了1000 ℃以上弹性模量E接近130GPa,见图2。
3.3 时效后的抗拉强度
GH4145合金在适当变形后经过不同温度时效后的抗拉强度如图3所示。时效温度从670～745℃,时效时间16h。抗拉强度的峰值出现在温度720℃,达到1650MPa。此后随着时效温度的升高，抗拉强度逐渐下降。
3.4 扭转试验
按GB/T239-1999金属线材扭转试验方法，在扭转试验机上对GH4145合金丝材进行扭转试验。国家某电站用弹簧技术要求是正反各转3圈，在满足使用要求的测试后，继续进行了破坏性扭转试验。弹簧能达到4.5圈的扭转，也就是经过16420°的扭转。扭转试验结果见表2。
3.5 弯曲试验
按GB/T238-2002金属线材弯曲试验方法，对两炉号两种规格(2.0、φ.9)的GH4145丝材进行弯曲试验，某电站工程用弹簧要求的技术指标是弯曲6次而不出现表面无开裂、折叠、毛刺等现象。弯曲试验结果见表3。
3.6缠绕试验
丝材(冷拉经时效)缠绕试验按GB/T2976-2004中的规定进行，丝材绕芯棒直径为丝材直径的3倍。如图4(a)、(b)缠绕试验所示，缠绕7圈以上丝材表面没有裂痕和折断
3.7合金元素分析
3.7.1 C的影响
高温合金中晶界碳化物是必不可少的，它对高温持久强度起着重要而有利的作用。碳化物的形态会影响合金的性能，尤其是塑性；并且碳化物通过反应元素的作用还会影响基体的化学稳定性。镍基合金中的主要碳化物类型也是MC、M₆C、M₂₃C₆和M₇C3等。
3.7.2 Cr的影响
铬是镍基高温合金中提高热稳定性元素，加入Cr可形成Cr₂O₃层，它有低的阳离子空位，能阻止金属元素向外扩散和O、N、S及其它有害元素向内扩散，能防止合金的氧化和热腐蚀[10]。
3.7.3 Ni、Ti、Al的影响
镍是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素，同时提高钢的热力学稳定性，随着镍含量的增加可降低甚至消除铁素体，并显著降低σ相形成的倾向。Ni、Ti是γ相的主要形成元素。通过γ相在基体中弥散分布，阻碍位错运动，以强化合金。镍基合金的高温性能主要取决于Al、Ti加入量，增加Al、Ti总量可明显地提高γ相的固溶温度和γ相的体积分数。
3.7.4 B、Zr、Mg的影响
加入适量的B、Zr、Mg能显著提高合金的持久寿命，降低蠕变速率，并显著改善持久缺口敏感性，提高合金的塑性和加工性能。加入的镁的量在0.005～0.05%时，可显著减少晶界碳化物、硼化物和硫化物的数量,提高晶间结合力[2]。
4结 论
(1) GH4145在高温下保持较高的弹性模量，在800℃时动态弹性模量仍然能达到170GPa。
(2) GH4145丝材变形后加时效的最佳温度为720℃×16h,抗拉强度能达到1650MPa。GH
(3) GH4145合金丝扭转次数达到正负各3圈，弯曲次数达到7次，时效态绕簧缠绕7圈不发生折叠、起刺、裂纹等缺陷。