Inconel713LC超合金热均压制程参数及特性之研究.PDFVIP

Inconel 713 LC 超合金熱均壓製程參數及特性之研究 王世昌* 張世賢 * 李世欽* 鄭榮瑞 ** 國立成功大學材料科學及工程學系* **中山科學研究院材料暨光電研究所 摘要 熱均壓(Hot Isostatic Pressing, HIP)技術廣泛應用於鑄造工業以去除鑄造過程中所產生之內部孔隙，加以強化 合金，而達到完全緻密的效果，熱均壓製程結合高溫及高壓方式以提升材料的性質，並改善鑄造材的強度、延 展性與疲勞壽命。Inconel 713 LC為使用在航太工業上最多的超合金材料，同時具有優越的高溫抗腐蝕性、強度、 潛變及疲勞等性質。Inconel 713 LC超合金是典型的γ´ (Ni Al,Ni Ti)在γ基地上析出，隨著γ´析出量的增加而提高 3 3 強度。 本研究主要探討熱均壓製程對Inconel 713 LC鑄造超合金之影響，Inconel 713 LC超合金實驗中，使用三種不 同之熱均壓溫度，包括 1180 、1195與1210 °C ；二種不同之熱均壓壓力1500及 1750 Bar ；二種不同的熱均壓時間2 及4hrs 。同樣利用XRD 、SEM與EPMA顯微結構分析，常溫及高溫拉伸試驗來評估熱均壓製程對鑄造超合金性質 之影響。 由本研究結果， Inconel 713 LC鑄造超合金的最佳熱均壓製程為 1180°C, 1750Bar, 2hours ，明顯地降低其孔 隙率與增加拉伸強度與伸長率、改善偏析組織。 關鍵字：熱均壓、 Inconel 713 LC 超合金、γ 、γ′ 、偏析、抗拉強度、伸長率 一、前言 立完整的製程資料，作為往後Inconel 713 LC 熱均壓 由於傳統鑄造冶金 (ingot metallurgy)的限制，合金 製程之參考。 鑄錠在緩慢的凝固後，會有成分的偏析、多孔性、及 微結構不均勻等缺陷出現。雖然使用熱處理及熱加工 二、實驗方法 可改善這些現象，但無法完全消除；而利用熱均壓 (Hot 本研究以Inconel 713 LC 超合金為實驗材料，其 Isostatic Pressing, HIP)技術則可以得到高密度、細緻的 成分如表1所示。為了找出最佳熱均壓處理之參數， 晶粒尺寸、均勻的微結構及均向性等優良的機械性質 控制熱均壓制程中三個主要參數：壓力、溫度、時間， 【1-4】。另一方面，由於鑄件材料內部常存有鑄造缺 對合金之顯微組織與機械性質的影響，比較未經過熱 陷，包括縮孔、氣孔、夾雜物及合金偏析等，使材料 均壓處理及經過熱均壓處理的試片，經過試驗之後， 本身的機械性質降低，藉由適當的鑄造技術來改善， 確定熱均壓對合金的影響。因熱均壓之溫度對材料的 雖可合理的控制鑄造缺陷，但若不借助外力，內部縮 影響最為敏感，故首先找出最佳溫度參數，然後固定 孔是不能完全消除的，而熱均壓技術正好可提供此種 溫度增加壓力，探討壓力對材料的影響，最後以最佳 外力以除去材料內部之各種空孔及缺陷，同時可以增 溫度、壓力參數增加時間參數，探討時間對材料的影 加高溫之拉伸強度與機械性質。因此自1970年熱均壓 響。熱均壓參數之探討流程如圖 1所示。 製程開始廣泛運用於各種合金鑄件材料上，用來改善 傳統鑄造、及鍛造金屬鑄件在鑄造製程上所產生的偏 表1. Chemical composition of Inconel 713 LC (wt％) 析等缺陷，及高溫使用時產生的裂縫等主要問題 Ni Cr Al Mo