镍基变形高温合金CDS&W FGH96热变形行为研究

随着新一代低油耗和高推重比航空发动机的发展,对新型涡轮盘合金提出了更高的要求。FGH4096是典型第二代高强和高损伤容限型涡轮盘合金,长期使用温度为700~750℃,采用粉末冶金(P/M)工艺制备。本文采用电渣重熔连续定向凝固(ESR-CDS)技术和多向锻造技术制备了低偏析的FGH96合金(命名为CDSW FGH96)锻坯,通过等温热压缩实验研究了锻态合金在温度范围为1060~1140℃,应变速率范围为0.001~0.100 s-1的热变形特点。结果表明,随着温度的增加,再结晶(DRX)分数先减小后增加;弥散细小的γ'相颗粒阻碍动态再结晶形核,而尺寸较大的相颗粒在一定程度上可大大降低对动态再结晶的这种阻碍作用;动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的降低而降低。通过流变行为计算得到热变形激活能为1289 k J·mol-1,并提出了合金CDSW FGH96高温变形本构方程。借助于场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)阐述了动态再结晶机制为应变诱导原始晶界形核和第二相位错塞积形核。     

Hastelloy C-276合金高温压缩的动态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟机上对Hastelloy C-276(C-276)合金在变形温度为1 000~1 250℃和应变速率为0.01~10.00s~(-1)的变形条件下进行了高温压缩试验,研究了C-276合金热变形过程中组织演变和动态再结晶行为。结果表明,随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒尺寸增大,动态再结晶进行得越充分;随着变形程度的增加,动态再结晶体积分数增大,动态再结晶晶粒略有长大;该合金发生动态再结晶的临界应变ε_c与Z参数和ε_p之间的关系分别为:ε_c=7.67×10~(-4)Z~(0.144),ε_c≈0.78ε_p;该合金动态再结晶形核机制主要为晶界弓弯形核机制,也存在孪生诱发动态再结晶形核机制。C-276合金热变形过程中晶粒得到显著细化,组织的均匀性得到有效改善,选用适宜的热加工工艺,可以获得细小均匀的组织。     

FGH4102粉末高温合金等温热模拟压缩试验及动态再结晶组织研究

本文研究了新型第四代粉末高温合金FGH4102在等温热模拟压缩过程中的组织演变,对γ′相在动态再结晶过程中的作用进行了探讨。结果表明,热等静压态合金在1 060～1 120℃温度范围变形时,热加工性能较好。1 140℃变形后试样容易发生开裂,合金热加工性能较差。合金在γ+γ′两相区变形时均发生了不同程度的动态再结晶,再结晶晶粒尺寸远小于热等静压态的晶粒尺寸。变形过程中,尺寸较大的γ′相起到促进动态再结晶的作用。变形参数对动态再结晶的影响非常显著。低温高应变速率变形时,γ′相促进动态再结晶形核占主导地位,再结晶晶粒比较细小;高温低应变速率变形时,晶粒长大逐渐占据主导地位,再结晶晶粒尺寸较大。     

热变形对FGH96高温合金原始颗粒边界的影响

通过Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压成形FGH96高温合金进行热压缩试验,其中温度为1075℃,变形速率为0.001 s-1,变形量为70%。利用场发射扫描电镜、透射电镜和电子能谱研究了合金原始颗粒边界（prior particle boundary,PPB）的组成,讨论了原始颗粒边界在FGH96高温合金再结晶过程中的作用,并分析了合金热变形对原始颗粒边界的影响。结果表明:热等静压成形FGH96高温合金中的原始颗粒边界主要由Ti的碳化物和γˊ相共同组成;原始颗粒边界对合金热变形再结晶形核起促进作用,对晶粒长大起阻碍作用;合金热变形可以改善原始颗粒边界在组织中的分布,从而使晶粒长大过程顺利进行。     

变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响

采用Gleeble高温压缩实验研究了变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响,结果表明:当变形程度较小时,原始晶粒内部出现大量孪晶,晶界呈现锯齿状凸出;随变形程度的增加,在晶界弓出部位开始形核,形成大量再结晶晶粒,随变形程度进一步增加,GH625合金动态再结晶体积分数增大,但是再结晶晶粒尺寸无明显变化;GH625合金动态再结晶是一个受变形温度和应变速率控制的过程,变形温度越高,动态再结晶越容易形核,应变速率越小,动态再结晶过程进行得越充分。在低应变速率条件下,GH625合金获得完全动态再结晶组织的温度随变形速率的升高而升高,而在高应变速率条件下必须考虑变形热效应对合金变形组织的影响。     

碳锰钢压缩过程中非均匀应变与再结晶之间关系的研究

采用有限元方法模拟了热模拟试验的变形过程,分析了热模拟变形过程中的非均匀应变对奥氏体动态再结晶及晶粒尺寸的影响.结果表明,在等效应变最大的区域,奥氏体动态再结晶并非最完全,而剪应变对动态再结晶的影响则较大,在剪应变最大的区域,再结晶最完全,晶粒最细小.在试验所设定的最大变形量为62%的变形条件下,等效应变对晶粒细化的影响存在一个临界值,当等效应变大于0.96时,不完全动态再结晶区域的奥氏体晶粒得不到进一步细化,而随着剪应变的增加,奥氏体晶粒不断细化,可见剪应变对奥氏体晶粒尺寸的影响更大.因此,用等效应变等于实际应变处的晶粒尺寸来考察实际晶粒尺寸的方法,存在着不合理性.     

Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金动态再结晶实验研究

在温度为523～723 K,应变速率为0.002～1 s-1,最大变形程度为50%的条件下,采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金进行了高温压缩实验研究.从真应力-真应变曲线上得到了应变硬化率(θ),分别绘制了在不同压缩条件下的θ-σ,-(эθ/эσ)-σ和Inθ-σ.结果表明:动态再结晶开始发生的临界条件满足((э/ σ)(эθ-эσ/))=0,发现动态再结晶开始的临界应力、临界应变与峰值应力、峰值应变的比值在一定范围内变化,动态再结晶过程在真应力-真应变曲线峰值点之前就开始发生.通过金相显微组织研究了该镁合金在不同温度和不同应变速率下的组织演变,采用截线法测量平均晶粒尺寸.结果表明:再结晶晶粒的平均晶粒尺寸随温度的升高、应变速率的减小而增大;随温度的降低应变速率的增大而减小;峰值应力随平均晶粒尺寸的减小而增大,随平均晶粒尺寸的增大而减小.     

Ti-IF钢动态再结晶模型

通过Thermecmastor-Z热模拟实验机对Ti-IF(无间隙原子)钢(%:0.009C、0.017Si、0.13Mn、0.012P、0.013S、0.05Ti、0.025Als)在750℃、850℃和变形速率0.1,1,20s^-1下进行单道次压缩变形实验。得出Ti-IF钢加工硬化率-应变曲线、动态再结晶状态图和动态再结晶体积分数方程。实验结果表明,对于无明显峰值应变的应力-应变曲线,采用加工硬化率方法确定峰值应变和稳态应变是一种有效的方法。     

低碳钢热变形奥氏体的再结晶行为

对热变形奥氏体的再结晶动力学和微观组织演变进行了模拟计算,对晶粒尺寸的模拟值和实测值作了比较,分析了化学成分对动态再结晶率的影响以及残余应变与变形温度的关系.结果表明:在温度较高、应变速率较低的条件下容易发生动态再结晶,随着变形温度的降低,发生动态再结晶的几率减小,而静态再结晶在前几道次进行得比较充分,随后进行得不充分,增加碳和锰的含量可以促进动态再结晶的发生,残余应变随变形温度的降低而增大,晶粒尺寸的模拟值和实测值吻合较好,表明所选用的模型有一定的参考价值.     

Inconel690合金高温高速热变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用热压缩实验研究了不同变形条件下Inconel 690合金的高温变形行为与组织演变特点.实验中采用的变形温度为1000～1200℃,变形量为70％,变形速率为1.0 ～80.0 s-1.根据实验结果获得了该合金的应力-应变关系,并对峰值应力进行了线性回归,由此得到了该合金的高温材料常数,激活能Q =417.6 kJ.mo1-1,α =0.003196 MPa-1,n=7.51,并最终得到了Incone1690合金的高温变形本构方程.通过金相显微镜研究了合金动态再结晶规律与温度和应变速率的关系,结果表明:变形温度对Inconel 690合金组织的影响很大,随温度的升高,动态再结晶百分数逐渐增加,且伴随着晶粒的长大;而提高应变速率,变形的时间缩短,位错密度迅速增大,动态再结晶的驱动力增加,也可以使再结晶后的晶粒细化;当温度为1150℃左右,应变速率50～80 s-1时,能够得到均匀细晶组织.