GH4742高温合金的动态再结晶行为EI北大核心CSCD

采用Gleeble-1500D热模拟机对GH4742高温合金进行高温压缩试验,观察该合金的金相组织和TEM显微组织并进行对比分析,研究该合金的动态再结晶行为。结果表明:小应变速率、大变形程度及高变形温度均促进了该合金动态再结晶的进行,第二相粒子通过影响位错的运动来影响合金的动态再结晶行为;晶界弓出机制是GH4742高温合金动态再结晶的主要形核方式,部分孪晶通过叠加方式形核;通过对真应力—真应变曲线数据的计算拟合,构建了GH4742高温合金动态再结晶模型。     

Effect of Deformation Conditions on the Dynamic Recrystallization of GH690 Alloy

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了变形条件对GH690合金高温变形动态再结晶的影响。结果表明:GH690合金动态再结晶过程是一个受变形温度和应变速率控制的过程,在应变速率为0.001～1s-1的实验条件下,GH690合金获得完全动态再结晶组织所需的温度随变形速率的增大而升高;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度升高而增大。采用力学方法直接从流变曲线确定了GH690合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式:εc=1.135×10-3Z0.14233。GH690合金的主要动态再结晶机制是原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(DDRX),而新晶粒通过亚晶逐渐转动而形成的连续动态再结晶机制(CDRX)则起辅助作用。     

GH4169合金锻件的混晶组织

用光学金相和X射线衍射分析方法对GH4169合金锻件产生混晶组织的原因进行了分析。结果表明,试验所用GH4169合金锻件出现混晶组织，是由于终最温度过低,每次变形程度又较小，因而动态再结晶不能充分进行引起的。上述原因形成的混晶组织可通过适当的再结晶热处理消除，再结晶处理温度以略低于δ相开始溶解温度为宜。     

DP处理高铌GH4169合金的热变形行为

研究了经δ相时效处理(Delta Processing,DP)后的优质GH4169高温合金在不同变形温度(980、1010、1040、1070℃)及应变速率(0.001、0.01、0.1、1s~(-1))进行热模拟压缩实验。结果表明:GH4169镍基高温合金在该变形条件下的平均激活能Q=528.24 kJ/mol,Nb元素含量上调会显著增加合金的变形激活能(约40 kJ/mol),该材料的热变形过程可通过双曲正弦本构模型进行描述。通过表征相应热变形后的显微组织,并结合GH4169高温合金的热加工图,表明GH4169高温合金适宜在低温低应变速率和高温高应变速率下加工。     

时效处理对GH4169合金显微组织及高温拉伸变形行为的影响

研究了在900 ℃超温服役的试验条件下,时效时间对GH4169合金的显微组织形貌、显微硬度和高温拉伸性能的影响。结果表明:随着时效时间的延长,δ相先由晶界呈短棒状析出,然后以长针状覆盖整个晶粒。时效初期晶粒有长大现象,随着δ相沿晶界的不断析出,晶粒长大现象消失。900 ℃时效处理使得GH4169合金强化相发生溶解与转化,致使合金显微硬度从44 HRC急剧降至13.6 HRC,但后续保温时间的延长对显微硬度影响较小。δ相的析出对合金的高温力学性能有显著影响,适量的析出提高了合金的抗拉强度和高温塑性,大量析出则导致合金抗拉强度变低,高温塑性变差;不同时效处理后的合金高温拉伸均为典型的弹性-均匀塑性变形,变形断裂机制皆为微孔聚集型断裂。     

多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pereils力下降,由此降低了合金变形抗力,增强了合金塑性变形协调能力。而当GH4169合金经脉冲电流/温度场耦合时效处理,则可以显著提高合金的高温强度和韧性,脉冲电流/温度耦合作用提高了合金基体空位缺陷密度,促进了其在随后高温变形过程中析出大量数纳米级新γ"相强化相,而脉冲电流/温度场耦合时效处理过程中析出、粗化的γ"相以及其与合金高温变形中新析出数纳米级γ"相的协同作用,使合金实现了强韧化。     

等温锻用GH4169合金的组织性能研究

采用室温拉伸、高温拉伸和高温持久的方法,对变形GH4169合金进行了力学性能测试、金相组织研究和断口形貌分析.得出结论:随着温度的升高,GH4169合金的晶粒内碳化物、δ相和夹杂都有增多的现象,到750℃后,针状碳化物稍微变粗,并有聚集成团的趋势;抗拉强度δb和屈服强度δo.2随着温度的升高而下降;延伸率δ和断口收缩率δ随着温度的升高先是下降,到750℃后急剧上升.变形GH4169合金在中温下具有较高强度,较好塑性.在800℃以下可作为等温锻造模具材料.     

GH4169合金楔横轧微观组织演变及动态再结晶机制

采用金相显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了楔横轧制备的GH4169合金轧件的微观组织演变和动态再结晶机制;利用数值分析方法获得了楔横轧过程中等效应变、应变速率和温度的相互关系和变化规律,并探讨对楔横轧GH4169合金动态再结晶的影响。结果表明,楔横轧的变形特点是导致GH4169合金组织均匀和动态再结晶机制不同的主要原因,较大的断面收缩率有利于组织均匀化;轧件表面以非连续动态再结晶机制为主,而心部以连续动态再结晶机制为主。     

Al-Zn-Mg-Cu-Sc合金的退火再结晶机制研究

制备了一种含Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜技术,运用晶界和晶粒拓扑理论研究、分析了该合金的再结晶组织和规律.结果表明:合金中添加0.15%Sc,可以明显提高再结晶温度.在总变形量一定的条件下,随应变速率增加,合金再结晶过程加快.变形局部化所形成的强剪切变形区,可以看作是没有溶质和溶剂原子的"真空"区域.固溶处理时,该区以界面弓出机制进行再结晶形核,以亚晶吞并机制长大.进入"真空"区域内的溶质和溶剂原子,通过组装过程完成"二次晶体"的重建.淬火的"二次晶体"中保留有大量的空位,溶质原子在空位处偏聚,并通过吸收周围的溶质原子长大.     

镍基变形高温合金动态软化行为与组织演变规律研究

采用Gleeble3500D热模拟试验机研究了GH4720Li合金的高温热变形行为,分析了不同热压缩工艺条件下流变力学曲线特征,建立了表征材料流变力学特征的包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型以及BP人工神经网络模型,并通过对材料热变形组织的表征,揭示了GH4720Li合金高温变形过程中的动态再结晶形核机制。结果表明,包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型预测精度较差,而BP人工神经网络模型能很好地表征GH4720Li合金热变形过程中的流变力学行为,模型预测值与实验值的平均相对误差仅为0.814%。组织分析结果表明,GH4720Li合金在1140℃条件下动态再结晶的主要形核机制为非连续动态再结晶,变形晶粒的晶界为再结晶晶粒提供形核位置。     

GH4169返回料合金的热加工图及热变形行为

在高温压缩试验数据的基础上,根据动态材料学模型(DMM)理论绘制了GH4169返回料合金的热加工图。采用氧氮元素分析及SEM进行分析,研究了返回料的添加对GH4169合金热变形行为的影响。结果表明:GH4169返回料合金在中、低应变速率下存在3个动态再结晶区域;在应变速率为10~(-2.5)~1 s~(-1)、变形温度为900~1 150℃的区域内,为合金的流变失稳区;返回料的添加使得合金中N、O元素的含量增加,形成大量显微疏松,成为高温变形过程中的裂纹扩展源,导致合金出现大面积的流变失稳。     

DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究

通过高温热压缩试验,得到经DP工艺处理的GH4169合金在变形温度为900~1060℃、应变速率为0.001~0.5 s~(-1)、压缩量为70%条件下的真应力-真应变曲线,依据流变曲线特征,界定出加工硬化-动态回复和动态流变软化两个阶段,建立了相应的新型高温流变本构模型,同时观察了变形显微组织,进行了定量金相统计分析。结果表明:GH4169合金高温压缩显微组织中的动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高或应变速率的降低而逐渐增大;δ相含量逐渐减少,在1060℃时基本消失。通过引入标准统计参数——相关系数和平均相对误差绝对值,表明预测值和实际试验数值吻合度较高,所建立的本构方程可以用于准确预测经DP工艺处理的GH4169合金热成形过程中的应力值和热成形工艺优化。     

GH4169合金非均匀组织在加热过程中的演化机理

通过对第二相状态、晶界取向差及晶粒尺寸演化的分析,研究了GH4169合金不均匀组织在加热过程中的演化机理.结果表明,GH4169合金中d相的体积分数在低温下随温度的升高和时间的延长而增加;在高温时随温度的升高而降低,随时间的延长先增加后降低至恒定值.第二相的钉扎作用表现为:晶内析出的d相和g"相阻碍位错的运动,沿晶界析出的d相阻碍再结晶晶粒的形核和长大,碳化物阻碍晶粒长大.小角度晶界的体积分数随加热温度的升高和时间的延长而降低;高温下,退火孪晶的生长使得小角度晶界含量增加.GH4169合金的组织演化机理主要包括:亚晶长大、再结晶晶粒的长大和退火孪晶的长大.新的再结晶晶粒主要通过亚晶长大过程获得,亚晶长大过程主要通过小角度晶界的转动和位错的迁移完成.晶粒长大过程受到抑制时,合金通过退火孪晶的形核及长大耗散其吸收的热量.     

GH4169高温合金的超塑性变形研究

GH4169合金经过热变形及热处理后,采用最大m值法进行高温拉伸实验,研究形变热处理效果及其超塑性行为.结果表明,热变形后的高温合金经δ相析出热处理后能析出大量细小弥散的δ相,再结晶退火后得到均匀细小的组织.在相同的变形条件下,与传统的恒应变速率拉伸相比,最大m值法拉伸可以得到更高的伸长率.     

δ相对GH4169合金热变形后热处理中晶粒长大的影响北大核心CSCD

针对GH4169合金的Delta工艺,经热变形后在950~1040℃范围内进行热处理实验,研究了δ相对晶粒长大的影响规律。结果表明:δ相通过对晶界的钉扎作用可以有效地抑制晶粒长大,同时δ相发生了溶解;当温度为950℃时,其显微组织演变机制主要为静态回复;当温度高于980℃时,δ相大量溶解,其显微组织演变机制主要为晶粒长大和退火孪晶形成。因此,GH4169合金Delta工艺中需严格控制加热和变形温度在950~980℃之间。     

δ相对GH4169合金热变形后热处理中晶粒长大的影响

针对GH4169合金的Delta工艺,经热变形后在950~1040℃范围内进行热处理实验,研究了δ相对晶粒长大的影响规律。结果表明:δ相通过对晶界的钉扎作用可以有效地抑制晶粒长大,同时δ相发生了溶解;当温度为950℃时,其显微组织演变机制主要为静态回复;当温度高于980℃时,δ相大量溶解,其显微组织演变机制主要为晶粒长大和退火孪晶形成。因此,GH4169合金Delta工艺中需严格控制加热和变形温度在950~980℃之间。     

单晶DD3与细晶GH4169高温合金摩擦焊接界面表征

采用SEM,TEM及EDS对制造焊接式整体涡轮叶盘所用的单晶DD3与细晶GH4169高温合金摩擦焊接界面进行了研究.结果表明,焊合区存在一条以GH4169合金为主的摩擦变形带,两侧单晶和细晶合金的热力影响区均形成了动态再结晶晶粒;连接界面处于两侧合金的动态再结晶晶粒之间,通过连接界面上的共有晶粒和共有晶界实现了两侧合金的连接;成分过渡主要发生在连接界面处的共有晶粒内和共有晶界处.TEM分析位置的共有晶粒(C2)与相邻GH4169动态再结晶晶粒(C3)具有特殊的取向关系:[1ˉ14]C2∥[1ˉ10]C3和(220)C2∥(220)C3;在摩擦焊热循环及焊后热处理作用下,共有晶粒、两侧动态再结晶晶粒都存在γ'相析出,γ'相呈细小的球形分布,并与γ基体共格,但未发现有γ"相析出.     

GH4169合金的冷变形行为研究

采用TEM、SEM、OM等方法研究了固溶态GH4169合金的冷变形行为。结果表明:合金冷变形机制主要为位错的滑移和孪生,合金晶粒被逐渐拉长、晶界转动、变形带增加、晶界面积增加、晶粒细化、部分晶粒被分割。合金δ相的析出量随着形变量的增加而增加,δ相形态和分布由原始的粗针状晶界晶内分布不均变为细针状,分布更为均匀。影响合金硬度和变形抗力的主要因素为形变量,而变形速率对合金的硬度值及变形抗力无明显影响。冷变形过程中孪生行为导致了合金变形抗力增加幅度的减缓。     

DP处理GH4169合金的热变形行为

优质GH4169镍基高温合金的Nb含量较高，热变形工艺参数需严格控制，特别是经δ 相时效处理(Delta Processed，DP)后，因此有必要对其热变形行为进行研究。本文对经DP处理后的优质GH4169高温合金在不同变形温度 (980，1010，1040和1070°C)及应变速率 (0.001，0.01，0.1和1 s-1)进行热模拟压缩实验。结果表明： GH4169镍基高温合金在该变形条件下的平均激活能Q = 528.24 kJ/mol，Nb元素含量上调会显著增加合金的变形激活能(约40 kJ/mol)，该材料的热变形过程可通过双曲正弦本构模型进行描述。通过表征相应热变形后的显微组织，结合GH4169高温合金的热加工图，表明GH4169高温合金适宜在低温低应变速率和高温高应变速率下加工。     

GH4169合金晶界δ相析出的动力学分析

通过对固溶态及变形态GH4169合金进行时效处理,采用SEM技术研究Nb元素含量、晶界曲率对合金中δ相体积分数及尺寸的影响,讨论了δ相在弯曲界面析出的动力学规律。结果表明:GH4169合金中δ相析出的体积分数随Nb元素含量的增加而增加,δ相析出的峰值温度为920℃且受Nb元素含量的影响较小。随试样平均晶粒尺寸的减小,δ相的形核率和体积分数增加,δ相尺寸减小。小角度晶界可有效促进δ相在晶粒内部析出。随晶界曲率半径的减小,δ相形核的临界势垒和临界半径减小,晶界δ相的形核率增加。在晶界析出δ相分别呈长针状、锯齿状及鱼尾状分布。