热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。     

形变诱导Inconel 625合金管材静态再结晶行为

使用室温压缩变形与再结晶退火处理研究了Inconel 625高温合金冷变形及再结晶行为,采用EBSD技术分析冷变形过程中的应变分布、晶粒尺寸变化、组织与织构演变,分析冷变形Inconel 625合金再结晶过程中再结晶分数、晶粒尺寸、组织及织构演变。研究表明,Inconel 625合金在变形量为35%~65%时具有良好的塑性,随着变形量的增加,晶粒尺寸减小,应变分布越均匀,{111}<112>织构和{110}<001>织构逐渐减弱,而{001}<110>织构和{112}<111>织构略为增强。冷变形Inconel 625合金再结晶退火处理后,随着退火温度与保温时间的升高,再结晶分数增大;随着变形量的增大,Inconel 625合金发生完全再结晶时温度减小,且发生完全再结晶时的晶粒尺寸变小,变形量为35%时,再结晶过程主要是{112}<111>织构{123}<634>变形织构转变为{110}<112>织构、{001}<100>织构与{124}<211>织构。随着变形量增加到50%及65%时,冷变形产生的{123}<634>织构在再结晶过程中转变成了{124}<211>织构。     

基于扫描间距调控Inconel 738合金的微观组织和力学性能

采用EBSD技术系统地研究了扫描间距h对选区激光熔化(SLM)成形Inconel 738合金微观组织、动态再结晶行为、织构演变和力学性能的影响。研究表明,随着h的增加,平行于沉积方向的细长柱状晶晶粒长/径比减小,晶粒的形貌由粗大的细长柱状晶向细小的等轴晶转变,晶粒的取向变得更加随机;随着h的增加,动态再结晶体积分数增加,再结晶区域位错密度和应变低于未再结晶区域;随着h的增加,其铸造织构的类型发生变化,织构主要由Rotated-Goss织构{110}110转变为Rotated-Goss织构{110}110+Cube织构{001}100,Cube织构的强度逐渐增强,而Rotated-Goss织构的强度逐渐减弱;此外,通过选择合适的扫描间距(h=70μm),沉积态Inconel 738合金可获得优异室温力学性能(σ_y=933 MPa,σ_(uts)=1209 MPa,ε_f=38%),达到良好的强度与塑性匹配。     

原位观察不同冷却速率下GH3625合金的凝固过程

利用带有红外加热炉的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)对GH3625高温合金在不同冷却速率(30℃/min、100℃/min和200℃/min)下的凝固过程进行了动态原位观察,通过差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了凝固后的组织形态及相的析出规律。结果表明,GH3625合金的液相线温度在1 356.5℃,在凝固过程中自由表面液相分数随温度和时间的变化关系满足Avrami方程;凝固过程中主要相的析出顺序依次为γ基体相、碳化物和Laves相;在GH3625合金凝固过程中,随着冷却速率的增大,枝晶细化,枝晶间距减小,成分偏析减轻,Laves相分布更加弥散,且以析出共晶Laves相为主;凝固末期大量的Nb元素富集在枝晶间和晶界,这是形成Laves相的主要原因。     

选区激光熔化成形Inconel 738合金裂纹形成机理及各向异性

采用SEM、EBSD、DSC、XRD和万能拉伸试验机等手段,研究了SLM成形过程中Inconel 738合金裂纹形成机理、组织各向异性以及对力学性能的影响。研究表明,Inconel 738合金在SLM成形过程中奥氏体 相中主要析出 相和MC型碳化物,其凝固过程为L→ → +MC→ + +MC；低熔点 + 共晶组织经再次受热液化形成裂纹源,在残余拉应力的作用下扩展形成微裂纹；同时,微裂纹周围的残余应力均匀分布,微裂纹起始附近的晶粒取向差高于未产生微裂纹的位置；此外,XY面上的微裂纹方向垂直于激光扫描方向,XZ面上的微裂纹方向平行于Z轴；SLM成形Inconel 738合金的择优取向与最大温度梯度有关,在XY和XZ面上晶体均表现出强<100>取向；沿XY和XZ方向的SLM成形试样力学性能均高于精铸试样,且XZ方向的强度高于XY方向,而延伸率小于XY方向。     

δ相对Inconel625合金管材组织及性能的影响

本文在不改变Inconel 625合金成分的前提下,通过冷变形及时效处理来调控合金中δ相的含量、分布及形貌,以确保合金组织的稳定性及使用可靠性。通过室温压缩试验和时效处理,研究了冷变形对δ相的含量、分布及形貌影响和δ相对Inconel 625合金管材组织性能的影响。采用XRD、SEM和EDS表征δ相的特征。研究表明,随着冷变形的增加,合金的平均晶粒尺寸减小,晶粒变形均匀性逐渐变好,合金的硬度增加;冷变形促进了δ相的析出;随着冷变形量的增加,δ相首先在形变孪晶界、晶界及变形带上析出,随后在晶内析出,针状的δ相呈现近正交状或网格状分布在晶内,且在变形带上平行排列,同时,随着冷变形量的增加,δ相的形貌由针状转变为短棒状或颗粒状;合金的平均晶粒尺寸随着冷变形量的增加和保温时间的延长而减小;当冷变形量为35 %时,合金的硬度保温时间的延伸而增加,而冷变形量超过50 %时合金的硬度没有发生明显的变化。     

过温服役条件下GH3625合金组织稳定性研究

采用SEM、EDS、XRD、万能拉伸试验机等手段,研究了750 ℃时效不同时间对GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明：固溶态的GH3625合金在750 ℃时效1000 h后主要析出MC、M6C、M23C6、??、?相。GH3625合金时效过程中的晶粒长大和晶界处相变行为以及Nb原子的溶质拖曳作用有密切的关系。固溶态的GH3625合金在750 ℃时效(0~1000 h范围内)后晶界宽度呈现出先增后减的趋势。GH3625合金时效前后,抗拉强度变化并不明显,屈服强度呈现出持续升高的趋势,但是合金的伸长率损失了62.55%,断裂模式从延性断裂转变为脆性断裂。     

GH3625合金管材冷变形行为及热处理工艺研究

通过室温压缩试验、数学模型拟合、光学显微镜和洛氏硬度计等手段,并建立GH3625合金管材冷变形本构方程,研究了冷变形及热处理对GH3625合金管材组织和性能的影响。研究表明,GH3625合金管材加工硬化规律基本符合Hollomon方程,其中冷变形量是影响加工硬化的主要因素;随着冷变形量的增大,晶粒的变形程度增大,晶粒的变形均匀性逐渐改善,平均晶粒尺寸减小;合金的平均晶粒尺寸随热处理温度的升高呈现出先减小后增大的趋势,在1 100~1 250℃范围内晶粒长大激活能为180.46kJ/mol;硬度随热处理温度的升高而降低,且在晶粒长大过程中合金的硬度值与平均晶粒尺寸满足Hall-Patch关系式。     

基于γ′相尺寸的新型Ni-Cr-Co基合金高温变形行为研究

本文在600 ℃、5×10_^-4 s_^-1条件下对不同γ′相尺寸的毫米级粗晶新型Ni-Cr-Co基合金进行高温拉伸实验,并结合OM,SEM和TEM研究γ′相尺寸对合金高温变形行为和锯齿流变效应的影响。结果表明,γ′相尺寸对合金力学性能影响显著,随着γ′相尺寸的增加,材料强度呈先提高后降低的趋势,合金的主要变形机制由位错切过γ′相转变为位错绕过γ′相;当γ′相尺寸持续增加时,位错运动受阻难以绕过γ′相,溶质原子钉扎可动位错,当应力增大至一定程度时位错脱钉,反复的钉扎与脱钉即动态应变时效导致合金在变形过程中出现锯齿流变效应。可通过调控γ′相尺寸弱化,当γ′相平均尺寸为57.18 nm时,锯齿流变效应微弱,临界应变最大,力学性能较高,因此γ′相最佳尺寸为57.18 nm。     

中低温挤压Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织与性能研究

晶粒细化可以有效改善镁合金的力学性能.基于此,以Mg-1.5Zn-0.2Ca合金作为研究对象,通过中低温挤压变形工艺对Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织进行调控,进而对其变形后的组织及性能进行分析.结果表明:随着挤压温度降低,Mg-1.5Zn-0.2Ca合金的塑性变形机制发生转变,变形后的晶粒尺寸逐渐减小,综合力学性能增强.280℃挤压变形时,合金以基面滑移及孪生协调变形为主,动态再结晶后的平均晶粒尺寸约为5.3μm,此时合金的屈服强度为95 MPa,抗拉强度为186 MPa,延伸率为22％.