GH4169D(718Plus)概述
镍基高温合金因具有良好的力学性能和优越的高温稳定性，被广泛应用于航空航天、船舶制造、核工业等领域。GH4169D 高温合金（国外同种材料牌号为ATI 718Plus）是在目前应用最为广泛的GH4169合金（国外同种材料牌号为 Inconel 718，长时间使用温度限制在 650℃以下）成分的基础上，通过加入适量Co和W这2种固溶强化元素来取代部分Fe元素，调整Al和Ti的总含量以及这2种元素的比例而研制出来的一种新型镍基高温合金国。由于GH4169D合金中的主要强化相为y相，相较于GH4169合金中的主要强化相y'相具有更好的高温稳定性，因此长期稳定工作温度上限相较于GH4169合金提高了约55℃，同时仍能保持良好的可加工性，在热力学条件更为复杂和苛刻的工作环境中具有巨大的应用潜力。
GH4169D(718Plus)合金的化学成分
沃乘 GH4169D(718Plus)合金的化学成分
C
Ni
Cr
Mo
W
Co
0.02
余
18
2.75
1
9
Fe
Nb
Ti
Al
P
B
10.0
5.45
0.7
1.45
0.01
0.004
热处理制度
718Plus合金的力学性能与其微观组织密切相关，适量的晶界n相能保证合金良好的抗缺口敏感性，而晶粒尺寸和γ’相的尺寸会影响合金的强度、蠕变阻力和蠕变裂纹的扩展速率。因此，调控合金的微观组织对于控制其使役过程稳定性非常重要。在早期的研究中，718Plus合金经常采用与IN718合金相同的标准热处理制度，并沿用至今；此外，为了在晶界析出适量的η相，在标准热处理之前增加了预固溶处理，具体为在816~871℃保温8h。近年来，研究发现不同热温时间的延长γ'相出现粗化现象，导致合金硬度逐渐降低，但此时的γ'相与基体仍会保持共格关系，组织稳定性较高：晶界η相也会随着时效时间的延长不断长大，但粗化速率比y'相高。物理模拟和热动力学沉淀模拟表明，当γ'相体积分数达到固定值时，随着γ′相的长大合金的屈服强度降低：当时效时间小于10h时，合金通过剪切γ'相强化，之后通过非剪切机制进行强化.
加工性能
全面了解718Plus高温合金的热加工、焊接、蠕变、疲劳与抗氧化等性能是精确控制和改善产品性能的关键.
抗氧化性能
高温氧化会导致热端部件的使役性能急剧下降、使役寿命极大缩短，因此高温合金的抗氧化性能研究一直是研究人员关注的重点。通过对比718Plus合金和IN718合金在蒸汽环境和实验室空气环境中的氧化行为发现：水蒸气对718Plus合金的氧化过程具有促进作用且718Plus合金具有更好的抗氧化性能。通常，高温合金的抗氧化性主要取决于合金表面生成的保护性氧化膜的性质，当环境温度高于1000℃时Al，O的稳定性要优于Cr.O，中低温环境中CrO同样具有良好的稳定性585。研究表明，718Plus合金的氧化膜分为外层粗晶区和内层细晶区，并均以CrO为主，同时在细晶区的下方会形成由TiNbO.组成的薄层以及10μm左右的AlO薄膜。通过对合金的氧化膜进行三维结构表征发现，Cr，O。氧化膜下存在不连续的δ-NiNb中间层，而在氧化膜与基体的交界处存在Al.O氧化层在晶间裂纹尖端会形成外部富Ni、内部富Cr的层状氧化物.
GH4169D合金的焊接工艺性能比GH4169合金略差，但明显优于GH4738合金和GH4141合金。
1）GH4169D合金焊接接头由母材、热影响区和焊缝3个典型区域组成，母材中的主要析出相为1~20μm 长的片层状晶界n相、30~80 nm的颗粒状y'相和少量的碳氮化物，热影响区中的主要析出相为10~20 nm的颗粒状y'相，焊缝中的主要析出相为2~6μm的枝晶间共晶组织和枝晶杆中的10mm以下的颗粒状y'相。
2）焊接接头中母材的显微硬度（HV）平均值为4910 MPa，热影响区的显微硬度平均值为 5060 MPa，焊缝的显微硬度平均值为 5120 MPa，不同区域的显微硬度主要受y’相的尺寸影响。
3）焊接接头的蠕变裂纹起始于试样表面的热影响区，断口由蠕变裂纹扩展区、快速扩展区和瞬断区组成，蠕变裂纹扩展区为沿晶断裂，快速扩展区为沿晶和穿晶混合断裂，瞬断区为穿晶断裂；热影响区中晶界n相含量偏低和裂纹尖端晶界氧化是导致焊接接头持久性能低于母材的主要原因。
