GH864合金耐磨板是γ'相沉淀硬化型鎳基高溫合金，該合金在760℃以下具有高的拉伸和持久強度，在870℃以下具有良好的抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工領(lǐng)域設(shè)備的各種熱端部件和發(fā)動機部件等。裂紋擴展速率不僅是GH864合金耐磨板重要使用性能，也是渦輪盤損傷容量設(shè)計和壽命預(yù)測的重要指標之一。國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對GH864合金耐磨板的裂紋擴展速率進行研究，并得出一些有益的結(jié)果，但對GH864合金耐磨板固溶處理后裂紋擴展速率的影響規(guī)律研究不多。因此，研究人員從應(yīng)用角度研究不同固溶處理后GH864合金耐磨板650℃裂紋擴展速率的變化規(guī)律，為實際生產(chǎn)和合金損傷容限設(shè)計提供綜合性指導(dǎo)思路。
GH864合金耐磨板采用熔煉（VIM）+真空自耗重熔（VAR）的雙聯(lián)工藝冶煉。鋼錠開坯后模鍛成盤材，經(jīng)標準固溶處理和時效熱處理。根據(jù)文獻可知，γ'相和MC碳化物的回溶溫度分別為1034和1140℃，調(diào)整固溶溫度使γ'相和MC碳化物回溶，得到不同晶粒尺寸，研究不同固溶處理后GH864合金耐磨板裂紋擴展速率的變化規(guī)律。不同固溶熱處理制度為：（1020、1040、1060、1080、1150℃），4hAC+845℃，4hAC+760℃，16hAC。
裂紋擴展速率試驗在高溫裂紋擴展試驗機上進行，試樣按JB/T8189-1999并參照ASTM標準E647-81制成標準緊湊拉伸試樣（CT）（25mm×25mm×10mm）。試驗前，用鉬絲切割出缺口。
為接近煙汽輪機渦輪盤的實際工作條件，試驗溫度定為650℃，加載方式為梯形波（15s-90s-15s），最大載荷為565kN，載荷比為0。采用直流電位（DC）法測量裂紋長度。合金CT試樣的電位變化與裂紋長度變化之間的關(guān)系，在試驗溫度下用單試樣多點法進行標定。用光學(xué)顯微鏡觀察晶粒尺寸，用場發(fā)射電子顯微鏡（FESEM）觀察晶界碳化物和γ'相形貌。試驗結(jié)果如下：
（1）建立GH864合金耐磨板裂紋擴展速率與晶粒尺寸的關(guān)聯(lián)性，得到隨晶粒尺寸增加裂紋擴展速率呈先降低后增加的規(guī)律，晶粒尺寸過大降低合金的抗裂紋擴展能力。根據(jù)多組試驗數(shù)據(jù)擬合得到GH864合金耐磨板晶粒尺寸與裂紋擴展速率的關(guān)系式。結(jié)合試驗數(shù)據(jù)分析，預(yù)測GH864合金耐磨板晶粒尺寸在100μm左右，抗裂紋擴展能力可能存在最佳值。
（2）建立GH864合金耐磨板裂紋擴展速率與固溶溫度的關(guān)聯(lián)性，得到隨固溶溫度增加裂紋擴展速率呈先降低后增加的規(guī)律。同時得到GH864合金耐磨板固溶溫度與裂紋擴展速率的關(guān)系式。用不同固溶溫度將裂紋擴展速率變化規(guī)律劃分為5個區(qū)域。低于固溶溫度1080℃裂紋擴展速率隨固溶溫度增加而降低，1080℃固溶處理后合金的裂紋擴展速率最低，高于固溶溫度1080℃裂紋擴展速率隨固溶溫度增加而增加。精準控制固溶溫度可得到合適的晶粒尺寸和較好抗裂紋擴展能力。