GH4033合金粗轧加热过程晶粒长大模型

以GH4033合金锻坯为研究对象,在850~1200℃的温度范围内,借助激光共聚焦高温显微镜研究了加热温度和保温时间对GH4033合金锻坯晶粒尺寸变化的影响,推导并验证了具有普适意义的适合GH4033合金锻坯粗轧加热过程的晶粒长大模型。研究结果表明:随加热时间的延长,在850~1050℃加热时,晶粒尺寸变化不显著,且呈线性长大;1100~1200℃加热时,晶粒尺寸呈抛物线性长大,加热时间低于30 min时,晶粒尺寸随温度升高急剧长大,30 min后晶粒尺寸变化不显著,45 min后出现混晶现象。用于热加工的锻坯,加热温度低于1100℃时,有利于细化晶粒;加热温度高于1100℃时,保证坯料断面均温时间处于30~45 min可有效避免混晶。     

GH4720Li合金热变形过程动态软化机制

以锻态GH4720Li镍基沉淀强化型高温合金为研究对象,对合金进行了不同工艺参数下的热压缩实验。采用OM、SEM、EBSD和TEM研究了热压缩过程中再结晶晶粒的形成和晶粒内亚结构的演变规律,分析了合金在不同热变形工艺参数下的动态软化机制。研究表明,合金在所有热变形工艺参数下均发生了非连续动态再结晶行为。变形组织分析表明,高温低应变速率能够抑制非连续动态再结晶行为的发生,而提高应变速率能促进非连续动态再结晶行为,且能够获得等轴状尺寸均匀的晶粒组织。未完全溶解细小γ'强化相的钉扎作用能够使变形晶粒内形成高密度位错亚结构和亚晶界,亚晶界角度通过连续的吸收位错而不断地升高,进而以"强化相诱发连续动态再结晶"方式形成细小的再结晶晶粒组织。不同热变形工艺下孪晶界的演变规律分析表明,热变形温度与应变速率通过影响合金的动态再结晶行为来改变孪晶界的数量。     

难变形高温合金GH720Li平衡析出相的热力学计算

为了给热处理制度和热加工工艺提供理论依据,采用Thermo-Calc热力学计算软件,对GH720Li合金平衡析出相和非平衡凝固进行模拟计算分析.结果表明,合金凝固过程中Mo、Ti偏析比较严重,并给出Ti、Al含量对γ'相析出温度和析出量的定量计算结果.C含量的增加可以显著提高碳化物的析出量,但对碳化物的析出温度无影响;Cr对M23C6的析出量没有影响,但显著提高其析出温度.进一步对一次碳化物MC的析出温度与合金初熔点的关系进行定量计算.     

热加工过程GH720Li合金组织演变行为研究

对GH720Li合金棒材开展了不同变形温度和变形量的等温镦粗及热处理试验,采用金相显微镜(OM)观察了各工艺的显微组织。结果表明,一火50%变形过程的动态再结晶不充分,组织保留较多的变形态原始晶粒;两次加热50%+50%变形后得到细晶组织,且随变形温度升高,组织细化程度增加。各锻态组织经固溶热处理后均可得到ASTM 9.0级以上的均匀细晶。两火变形时,中间态变形晶粒在火次间保温过程发生静态再结晶,变形温度1115℃和1130℃时,火次间保温后组织完全细化为等轴细晶,该晶粒在第2火锻后进一步细化至ASTM 12.0级以上。变形温度1100℃时,火次间保温过程静态再结晶不完全,残留的变形晶粒可通过后续累积变形逐步破碎。     

Inconel 718合金方坯粗轧加热过程晶粒长大模型

以Inconel 718合金锻坯为研究对象,在1173—1423 K的温度范围内,研究了加热温度和时间对Inconel 718合金锻坯晶粒尺寸变化的影响,推导并验证了具有普适意义的适合Inconel 718合金锻坯粗轧加热过程的晶粒长大模型.研究结果表明:随加热时间的延长,在1173 K加热时,晶粒尺寸变化不显著;1173—1323 K加热时,晶粒尺寸呈线性长大;高于1323 K加热时,晶粒尺寸呈抛物线性长大.所建立的Inconel 718合金的晶粒长大模型适用于等温条件和非等温条件下晶粒尺寸演变的计算.     

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。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

热连轧GH4169合金的晶粒长大行为

对热连轧(HCR)GH4169合金在固溶处理过程中晶粒长大行为进行系统研究。结果表明,该合金?相溶解温度在990～1000℃之间,δ相对晶粒长大有显著阻碍作用,在低于δ相溶解温度进行固溶处理时,析出的δ相使得晶粒长大缓慢;在高于δ相溶解温度以上时,晶粒随温度的升高快速长大。晶粒长大动力学表明:在高于δ相固溶线温度以上进行固溶处理时,晶粒生长指数随着固溶温度的升高而增加;固溶处理温度为1000和1050℃时的晶粒长大激活能为223.849kJ/mol,晶粒长大机制为自扩散过程控制机制,并建立了相应的晶粒长大动力学方程。     

GH4720Li合金双道次热压缩变形过程的组织演变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.1s~(-1)条件下的双道次压缩过程的热变形行为进行研究。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制。在双道次压缩间歇期内,合金发生亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大;低于1120℃的变形间歇期,亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大的速度缓慢;1120℃及以上温度的变形间歇期,亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大的速度加快。随变形温度升高和第一道次变形量增大,道次间歇期的亚动态再结晶和静态再结晶速度加快。γ′相在热变形过程中发生协调变形,并发生细化。     

Incoloy 825合金加热过程中晶粒长大行为研究

研究了Incoloy 825合金在1 223～1 473 K温度范围内保温0～150 min后的晶粒长大行为,分析了加热温度和保温时间对其晶粒尺寸的影响,构建了Incoloy 825合金晶粒长大的数学模型。结果表明,当温度低于1 373 K时,晶粒长大缓慢,晶粒尺寸变化不大;当温度高于1 373 K时,合金晶粒尺寸明显长大。通过回归分析,构建了Incoloy 825合金两段式晶粒长大数学模型,能够较好地预测该合金在不同加热温度、不同保温时间下的晶粒尺寸。     

热变形工艺对GH720Li合金棒材颗粒状未再结晶组织演变行为的影响

为了破碎GH720Li合金棒材中颗粒状未再结晶组织,进行了不同工艺参数下的热压缩变形试验,采用OM观察了各工艺下的显微组织。结果表明,热变形过程中,颗粒状未再结晶组织由颗粒边缘向心部逐渐被破碎。变形温度越高,变形量越大,未再结晶组织的破碎程度越大。1100℃变形时,75%的变形量仍无法完全破碎未再结晶组织,高、低温复合变形能破碎未再结晶组织,但高温变形时长大的晶粒无法在低温变形时细化。     

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响.结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小.建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系.     

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。     

初始晶粒均匀性对GH720Li合金等温锻造组织演变的影响规律

等温锻造成形具有提高材料可锻性、降低锻件成形载荷、提高材料利用率和锻件冶金质量均匀性等优点,是目前航空发动机涡轮盘的主要成形工艺。根据棒材初始晶粒组织的不均匀特点,分别针对初始均匀细晶组织和初始粗晶组织在不同锻造温度和锻造速度条件下的组织演变规律进行了分析。     

初始晶粒度对GH720Li合金等温热变形组织演变的影响

对3种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明,细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件,而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显,晶粒组织越粗大,合金的流变抗力越大。初始ASTM3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用,初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主,初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶,超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。     

γ’相对U720Li合金热变形行为的影响

为了降低U720Li镍基合金锻造强度,通过改变γ’相的组织形态和析出数量的方法,研究1130℃下保温10、20和30 h后γ’相的析出形态、体积分数和显微硬度的影响,并对其进行1100～1170℃,变形速率1.0 s-1和50%变形量的热变形。结果表明,当保温30 h后,合金中γ’相形貌由方形向圆形转变,γ’相尺寸长大,体积含量最小,具有较小的流变应力。在1130℃保温30 h条件下,当变形温度低于1150℃时,析出的γ’相数量越多,对位错的阻碍作用越强烈,流变抗力越大;当变形温度超过1150℃时,合金中γ’相溶解,此时变形温度越高,合金的流变抗力越低。同时在较低温度下变形,因γ’相对晶界迁移的阻碍作用,再结晶晶粒尺寸较小,而在高温下变形再结晶晶粒长大,温度越高,再结晶晶粒越大。     

FGH96合金锻造盘坯热处理过程中的晶粒长大行为

研究了等温锻造后的FGH96合金盘坯件在热处理过程中的晶粒长大规律。结果表明,当热处理温度低于1050℃时,盘坯轮心部位的晶粒几乎不长大;当热处理温度高于1120℃时,轮缘部位晶粒长大迅速;在单相奥氏体区,晶粒的长大规律满足Beck方程,其生长指数随温度升高而增加。当温度一定,初始晶粒越细,其长大速率越快并且生长指数值越高。建立了轮缘部位的晶粒长大动力学方程。     

CLAM钢加热过程的晶粒长大行为

研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢在1223~1313 K范围内不同加热温度和保温时间下的晶粒长大行为。采用Sellers晶粒长大模型对实验数据进行拟合,并分析和验证了模型的准确性。结果表明:在1223~1253 K保温时,晶粒表现为正常长长;在1283 K保温30 min后,晶粒开始出现异常长大现象,这与钢中的MX相高温稳定性有关;当加热温度为1313 K,晶粒长大迅速。晶粒模型的计算结果与实验结果在较低温度(1223~1253 K)的吻合度很好,在较高温度(1283~1313 K)由于MX相的影响则有较大的偏差。     

GH4169合金热变形微观组织演变模型

基于等效位错密度建立GH4169高温合金的本构方程及微观组织演变模型,通过遗传算法结合热模拟压缩实验结果对模型参数进行求解;对有限元模拟软件DEFORM-3D进行二次开发,模拟工件的镦粗成形,得到了工件平均晶粒尺寸和再结晶百分数的分布情况,并与实验结果进行了对比分析。结果表明,二次开发的软件对微观组织演变的模拟结果与实验结果的平均误差在10%左右,验证了GH4169合金本构方程和微观组织演变模型的准确性,以及对软件二次开发的可行性。