粗晶GH4720Li合金热变形行为与动态再结晶特点

为了模拟难变形镍基高温合金GH4720Li开坯锻造过程,采用Gleeble-3800热模拟试验机研究经均匀化处理的GH4720Li铸锭高温压缩变形时的力学流动行为,分析高温变形过程中微观组织演化规律。结果表明,GH4720Li合金在1100℃,0.1 s-1条件下应力水平达到250 MPa,且应力对热变形温度和应变速率敏感,动态再结晶是主要的软化机制。粗晶组织提高了合金动态再结晶临界变形温度和应变速率,如在变形量为60%,变形条件为1140℃,0.001 s-1和1180℃,0.001s-1才能发生完全动态再结晶。计算的粗晶GH4720Li合金热变形激活能Q=1171kJ/mol,较高的热变形激活能表明粗晶组织不利于热塑性变形和动态再结晶的发生。基于本研究,铸态GH4720Li合金开坯温度应高于1140℃,同时保证较低的应变速率,以确保动态再结晶的充分发生,实现枝晶组织破碎。     

GH4169合金的热变形行为研究

研究了不同变形条件下GH4169合金的热变形行为,并结合计算机软件分析了变形量、应变速率以及变形温度对GH4169合金显微组织的影响。结果表明,GH4169合金的再结晶晶粒尺寸受到变形量的影响不大,但受到变形速率和变形温度的影响较大,其中变形速率影响最大。     

GH4199合金的热变形行为与微观组织演变

在变形温度为1050～1180℃、应变速率为0.1～10s-1、最大真应变为0.7的条件下,采用Gleeble-3500热模拟试验机研究GH4199合金的热压缩变形行为,得到该合金的热变形激活能及热变形方程式,建立合金的热加工图,并通过组织观察对其热加工图进行解释。结果表明:在实验条件下,GH4199合金均表现出动态再结晶特征;变形温度和应变速率对合金流变应力及相应峰值应变大小的影响显著,流变应力及峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而增大;在真应变为0.1～0.7时合金的热加工图相似,随着变形温度的升高及应变速率的降低,能量消耗效率逐渐升高;在应变速率为0.01s-1时,能量消耗效率达到峰值,约为41%。     

热变形对Inconel 690合金微观组织及耐腐蚀性能的影响

在不同变形温度与变形量下,对Inconel 690合金进行了单向恒温恒速热压缩物理模拟实验及微观组织演变机制研究。同时,采用动电位极化、电化学阻抗等方法研究了热变形后Inconel 690合金在模拟Cl^-渗入的核电站冷却水回路中电化学腐蚀性能。结果表明,在塑性变形过程中,Inconel 690合金中存在动态再结晶行为。随着变形温度的增加,动态再结晶体积分数增加,伴随着晶粒尺寸变大;随着变形量的增大,动态再结晶体积分数增加,晶粒尺寸变化不大。在腐蚀介质中,样品表面均形成了钝化膜,存在较窄的钝化区间以及二次钝化现象。     

GH761变形高温合金的热变形行为

镍基GH761合金热模拟压缩实验表明,当变形温度Td一定时,随应变速率ε的降低,变形峰值应力σp和稳态流动开始应力σs日及与它们对应的应变εp和εs均降低;当应变速率一定时,随Td的升高,σp和σs以及εs均降低,但εp基本不变.细化原始晶粒可提高再结晶形核率,在此基础上降低变形温度和提高变形速率是细化最终晶粒的重要途径.当应变达到完全再结晶时,合金具有最均匀且细小的组织;超过这一应变值,晶粒开始长大.GH761合金的热变形本构方程为:ε=6.5×106σp4.86exp(-461×103/RT).     

热加工工艺对GH4586合金微观组织的影响

在MTS热模拟实验机上采用热压缩实验的方法研究了在温度为950—1150℃、应变速率为0．001—1s^-1。的实验条件范围内,GH4586合金高温塑性变形过程中变形温度、应变速率及变形量等工艺参数对流变应力和微观组织的影响．结果表明,流变应力随着变形温度的降低和应变速率的提高而迅速增大．提高变形温度能够有效的促进动态再结晶过程,在1100℃以上变形时,在30％的工程应变量下即能够获得完全再结晶的锻态组织;当变形温度低于1050℃时,工程应变超过60％仍未观察到动态再结晶．在变形量与热处理制度一定的条件下,材料热处理后的晶粒度随变形温度的升高而增大．有效控制材料的变形温度是获得良好热加工塑性、降低变形抗力和获得均匀微观组织的关键措施．     

GH742合金大锭型自耗锭的热变形行为和热加工工艺

对GH742合金自耗锭（Ф508mm）的热变形行为及热加工工艺进行了研究。结果表明，在试验条件范围内，GH742合金的流变应力随变形温度的降低和应变速率的提高而迅速增大，提高变形温度能够有效地促进动态再结晶过程。GH742铸锭变形温度应在1075℃以上，变形量控制在40%-60％。新型保温技术适用于难变形高温合金的自由锻开坯。     

基于热加工图研究粉末高温合金的热变形行为

利用热加工图分析了FGH4096粉末高温合金的热变形行为,评定了益加工区,预测了变形失稳区;结合热加工图与组织分析建立了此合金在真应变0.65下的微观变形机制示意图。不同应变量下获得的热加工图表现出一致的特征:从低温/低速区到高温/高速区存在明显的益加工带;而低温/高速区和高温/低速区则是被预测的变形失稳区。HIPedFGH4096合金的热加工性能直接受动态再结晶的影响:在低温/低速和高温/高速下发生的完全再结晶及其粗化过程均对应着高的能量耗散率,有利于合金的热加工;而在低温/高速下动态再结晶受到抑制,潜在着原始颗粒边界萌生裂纹而导致变形失稳的可能性。     

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。     

GH674高温合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机对GH674高温合金在应变速率为0.01s-1~1.0s-1、变形温度为950℃~1200℃、真应变为1的条件下的热变形行为进行了研究。结果表明,在试验研究的变形条件下,GH674型高温合金在热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的指数函数能较好地描述该合金高温变形时的流变行为;所获得的峰值应力热变形方程为σp=21.3139ln.ε+9.580495×105/Τ-538.11638;其热变形激活能Q为373.7102803kJ/mol。     

锻态GH4742合金的热变形行为及组织性能演变

利用单道次等温压缩实验获得了锻态GH4742合金在变形温度为 1020~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s_^-1、真应变为0.65时的真应力-应变曲线,构建了GH4742合金的热变形本构方程和热加工图,并采用SEM、EBSD等研究了热变形过程中微观亚结构以及γ′相的演变规律,建立了变形工艺条件-组织形态差异-性能变化之间的关联性。结果表明：合金的组织性能演化机制与Z参数密切相关,1080 ℃低温变形时,应变速率由0.001 s_^-1增加至1 s_^-1后,lnZ值由75.6增加至82.6,热效应增强,小角度晶界比例降低,动态再结晶比例增加,组织发生细化,基体硬度增加;1110 ℃高温变形时,随着应变速率增加,lnZ值由74增加至78.5,位错滑移和晶界迁移减缓,小角度晶界比例增加,动态再结晶比例降低,加工硬化程度增加,基体硬度增加。GH4742合金不发生动态再结晶晶粒粗化的临界lnZ值为73。结合热加工图和变形组织分析得出锻态GH4742合金良好的加工区域为变形温度1110～1150 ℃、应变速率0.01～0.1s_^-1。     

15Cr-25Ni-Fe基合金高温塑性变形行为的加工图

在Gleeble-1500热模拟机上对15Cr-25Ni-Fe基合金GH2674进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在950-1200℃和0．001-10S^-1条件下的热变形行为．结果表明：GH2674合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区．再结晶Ⅰ区：功率耗散效率峰值为38％,峰值对应的温度和应变速率分别为1040℃与10s^-1;再结晶Ⅱ区：功率耗散效率峰值为40％,峰值对应的温度和应变速率分别为1075℃与0．04s^-1．在1075-1100℃温度区间内,可能是晶界相M382的溶解造成该合金的晶粒粗化,这在一定程度上会影响合金的热加工性能．在应变速率小于0．01s^-1、形变温度高于1050℃条件下,合金呈现晶粒急剧粗化现象,进而导致在热变形过程中楔形裂纹的产生;在应变速率高于0．1s^-1、形变温度低于1000℃条件下,合金有出现剪切变形带的趋势．根据上述加工图对GH2674合金的热变形工艺进行了初步设计．     

热等静压态FGH96合金的热压缩变形行为和微观组织演化(英文)

通过热压缩实验研究热等静压态FGH96合金的热变形行为和微观组织演化过程。基于Gleeble-1500,在1000~1150°C和0.001~1.0s-1的条件下进行热压缩实验。对应力—应变数据进行拟合分析,建立FGH96合金的双曲正弦函数形式的本构关系,其形变热激活能为693.21kJ/mol。对各变形条件下的FGH96合金的组织分析表明:在1100°C以上和以下分别发生完全和部分动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶更容易发生。建立FGH96合金在热加工过程中的动态再结晶的动力学方程和晶粒尺寸演化方程。     

两种冶炼工艺下A286高温合金的热变形行为

为了探究真空感应+真空自耗(VIM+VAR)和电炉+精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)两种工艺冶炼A286高温合金的热变形行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度950~1150 ℃和应变速率0.01~10 s^-1范围内进行热压缩试验。基于摩擦和绝热加热修正后的真应力-真应变曲线和应变硬化率曲线建立了A286合金的Arrhenius本构方程,确定了VIM+VAR合金和EAF+LF+VAR合金的热激活能分别为358.15和372.54 kJ·mol^-1。利用临界应变和动态再结晶体积分数50%应变引入动态再结晶速度参数k_v,建立新的动态再结晶模型。采用Prasad 准则绘制两种钢在应变0.2、0.5和0.9下的热加工图,并结合组织分析,确定VIM+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~10 s^-1;EAF+LF+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~3 s^-1,得出VIM+VAR合金的热加工区间较宽,其热加工性能优于EAF+LF+VAR合金。     

GH3535合金的热变形和热加工图(英文)

通过热压缩实验研究GH3535合金在温度区间1000~1200°C和应变速率区间0.01~50 s-1的热变形行为。在实验数据基础上得到合金应力曲线和热加工图,且其激活能为356.3 k J/mol。热加工图分为2个区域,稳定区域发生在所有温度区间和应变速率区间0.01~1 s-1,失稳区域发生在应变速率区间1~50 s-1。显微组织观察表明,完全动态再结晶发生条件为(1150°C,0.01 s-1),(1200°C,0.01 s-1)和(1200°C,0.1 s-1),不同条件下得到的晶粒尺寸不同且有未溶解碳化物。流变失稳区域有局部流变和裂纹出现。     

Fe-29Ni-17Co合金的热变形行为

在实验温度为900-1200℃,应变率为0.001-1 s-1的条件下,对Fe-29Ni-17Co合金进行热压缩试验。热压缩过程中的动态再结晶导致材料的流变软化。用双曲正弦方程分析材料的流变行为,并确定了相应的材料常数A, n 和α,其中得到的表观活化能为423 kJ/mol。材料的应力峰值与稳态应力对Zener-Hollomon参数显示出简单的指数依赖关系。用Avrami方程分析了动态再结晶动力学,得到相应的指数为2.7,高于文献报道的2,这与连续动态再结晶机制有关。采用Cingara方程搭建峰值流变曲线,得到应变指数c约为0.85,比有关报道的不锈钢的c值0.2高,这点更加强了关于进行Fe-29Ni-17Co合金动态回复或连续动态再结晶研究的想法。     

C276合金的热变形行为(英文)

采用万能材料试验机,研究C276高温合金在变形温度650～750°C、变形速度0.35～35mm/s条件下的高温拉伸变形行为,分析了变形温度、变形速率对 C276 合金变形行为的作用及影响规律。结果表明:变形温度和变形速率对合金流变应力有显著影响,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着变形速率的提高而增大。在温度为700°C、应变速率为0.35mm/s和3.5mm/s时,曲线呈现出明显的稳态流变应力特征,合金变形机制以动态回复为主;在温度为 750 °C时,随着应变量的增加,合金内发生动态再结晶。利用Zener-Hollomon参数建立了C276合金的变形抗力模型, 求得变形激活能为327.66kJ/mol。     

High temperature deformation behavior and microstructure evolution of wrought nickel-based superalloy GH4037 in solid and semi-solid states

Cylindrical samples of Ni-based GH4037 alloy were compressed at solid temperatures (1200, 1250 and 1300 °C) and semi-solid temperatures (1340, 1350, 1360, 1370 and 1380 °C) with different strain rates of 0.01, 0.1 and 1 s⁻¹. High temperature deformation behavior and microstructure evolution of GH4037 alloy were investigated. The results indicated that flow stress decreased rapidly at semi-solid temperatures compared to that at solid temperatures. Besides, the flow stress continued to increase after reaching the initial peak stress at semi-solid temperatures when the strain rate was 1 s⁻¹. With increasing the deformation temperature, the size of initial solid grains and recrystallized grains increased. At semi-solid temperatures, the grains were equiaxed, and liquid phase existed at the grain boundaries and inside the grains. Discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) characterized by grain boundary bulging was the main nucleation mechanism for GH4037 alloy.