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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 鎳基高溫合金GH625是什么材料 GH625合金是以Mo和Nb為主要強化元素的固體。強化的鎳基變形合金在943K以下具有良好的耐久性。性能、疲勞性能、抗氧化性和耐腐蝕性。GH625金的使用溫度范圍是從低溫到1255K，在這個溫度范圍內(nèi)。該合金可以保持高強度，并且該合金的強度由鉬和鈮制成。鎳鉻基體中的硬化效應(yīng)導致不需要該合金。對于沉淀硬化，冷加工可以用來提高合金的強度。
另外，元素的結(jié)合也是這種合金有很多強腐蝕環(huán)的主要原因。在高溫環(huán)境下的耐環(huán)境腐蝕性、抗氧化性和抗?jié)B碳性。由于其高強度、優(yōu)良的可加工性(包括焊接)和優(yōu)異的性能耐彩色腐蝕的GH625合金廣泛應(yīng)用于航空、核能、在化學工業(yè)和海水環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。比如，
的反應(yīng)反
應(yīng)器、蒸餾塔和熱交換器等。在核領(lǐng)域。使用GH625合金。核反應(yīng)堆的堆芯和控制棒組件等。它還用于海洋潛艇輔助推進馬達和飛機推力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)管道和環(huán)境控制系統(tǒng)中的熱交換器管道。因為這些零件大部分都是先熱加工完成的。因此，研究這種合金的熱變形行為尤為重要。本實驗采用等溫線。恒應(yīng)變率壓縮方法。系統(tǒng)地研究了熱力學參數(shù)對。研究了流變應(yīng)力對GH625合金的影響，建立了GH625合金的本構(gòu)關(guān)系。
GH625合金的化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)≤0.10 c，20.00，23.00鉻，≤1.00鈷，8.00，10.00鉬，≤0.40鋁，在中頻下≤0.40Ti，≤5.00Fe，3.15，4.15Nb，其余為Ni在感應(yīng)爐中進行真空熔煉，鑄造錠坯。合金1423K×24h固溶處理(空冷)，然后用線切割方法加工一個準10mm×15mm的樣品，在兩端留準9.6mm×的。0.2毫米的凹槽，用來裝石墨潤滑劑。減少接觸。表面摩擦，避免不均勻變形。
在感應(yīng)爐中進行真空熔煉，鑄造錠坯。合金1423K×24h固溶處理(空冷)，然后用線切割方法加工一個準10mm×15mm的樣品，在兩端留準9.6mm×的。0.2毫米的凹槽，用來裝石墨潤滑劑。減少接觸。表面摩擦，避免不均勻變形。
熱模仿實驗在 Gleeble-1500 熱 / 力模仿試驗機0上進行。 變形速率為 0.001 、 0.01 、 0.1 和 1s -1 ，變形溫度為 1223，1373 K ， 真 應(yīng)變?yōu)?0.7 。 Gleeble-1500熱模仿機選用電阻加熱，升溫速率為 10K/s ，升溫至變形溫度后保溫 3min 以使溫度均勻化， 熱變形完成后立即水淬以保留高溫變形安排。 然后將試樣沿緊縮方向切開，分析變形安排。
真應(yīng)變曲線的共同特點是它遵循初始變形。增量應(yīng)力迅速增加，形變強化。這是隨著變形的增加，位錯發(fā)生交滑移和交滑移。軟化不足以補償由位錯密度增加引起的硬化。當應(yīng)力達到一定值時，變形抗力達到最大，即峰值。對應(yīng)于應(yīng)力σp的應(yīng)變是峰值應(yīng)變ε p。然后遵循動力學再結(jié)晶軟化速率大于硬化速率，應(yīng)力逐漸減小還原動態(tài)再結(jié)晶后的晶粒結(jié)構(gòu)和流變學應(yīng)力不隨變形量變化，即進入穩(wěn)定變形階段是位錯增殖導致的加工硬化、位錯交滑移和攀移。位錯脫粘等引起的軟化可以達到動態(tài)平衡。
應(yīng)變速率對流變應(yīng)力的影響主要取決于塑性金屬在變形過程中硬化和軟化的矛盾是統(tǒng)一的。因此，金屬的臨界剪應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的增加而增加。這一方面是邊緣帶動更多的位錯同時移動。所以，另一方面是因為要求位錯運動的速度增加。位錯運動的速度與剪應(yīng)力密切相關(guān)。V=V 0 exp(-A/τT)可以用指數(shù)函數(shù)近似表示，其中0是標準狀態(tài)下的位錯運動速度，V是位錯運動速度a。是材料常數(shù)τ是剪應(yīng)力t是溫度。當t是常數(shù)時位錯的速度越大，剪應(yīng)力應(yīng)該越大。臨界剪應(yīng)力的增加意味著變形抗力的增加。
圖1顯示了GH625合金在相同變形溫度下的不同應(yīng)變。可變速率下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。當變形溫度和變化形狀相同時合金的σp和σs及其隨ε ⅵ增大的對應(yīng)值p和εs均增加。這是因為變形率低，和恢復。再結(jié)晶的軟化效應(yīng)強于加工硬化。重結(jié)晶成核需要很長時間，成核更充分需要更少時間。變量可以動態(tài)地重新結(jié)晶。當動態(tài)復合發(fā)生時晶后流動應(yīng)力基本不隨變形而變化，即進入穩(wěn)態(tài)。舞臺。同時，值得注意的是，如圖1(d)所示，當變形溫度1373K時應(yīng)變速率為0.001s-1的峰值應(yīng)力和相應(yīng)的流變應(yīng)力大于0.01s-1應(yīng)變速率下的流變應(yīng)力。從能量的角度來看，實際塑性變形過程中吸收的能量一部分量轉(zhuǎn)化為塑性變形熱能。根據(jù)變形條件，它可能會消失在周圍介質(zhì)中。它可能留在變形體內(nèi)，使溫度升高。這是由于可塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量對變形體溫升的影響。這就是所謂的溫度效應(yīng)變形。速度越高，變形時間越短。熱量損失的機會越少，溫度效應(yīng)就越大。金屬溫度升高以降低變形阻力。
圖2顯示了GH625合金在相同變形速率下的不同變化溫度下的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線。可以看出當變形時σp和σs隨著變形溫度的升高而以相同的速率和變形。和εs下降，但εp基本不變。解釋GH625合金的峰值應(yīng)變主要取決于變形溫度和應(yīng)變速率。對峰值應(yīng)變的影響不大。這是因為在不同溫度下變形樣品的原始晶粒尺寸也不同于溫度和微觀結(jié)構(gòu)因素。一起影響合金的再結(jié)晶行為。動態(tài)再結(jié)晶速率隨著晶粒尺寸的增大而減小，因此溫度的升高促進了動態(tài)再結(jié)晶它被晶粒生長的阻礙作用所抵消。
和εs下降，但εp基本不變。解釋GH625合金的峰值應(yīng)變主要取決于變形溫度和應(yīng)變速率。對峰值應(yīng)變的影響不大。這是因為在不同溫度下變形樣品的原始晶粒尺寸也不同于溫度和微觀結(jié)構(gòu)因素。一起影響合金的再結(jié)晶行為。動態(tài)再結(jié)晶速率隨著晶粒尺寸的增大而減小，因此溫度的升高促進了動態(tài)再結(jié)晶它被晶粒生長的阻礙作用所抵消。
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溫度對GH625合金流變應(yīng)力影響一覽表現(xiàn)在，以下幾個方面:第一，溫度的升高使合金動態(tài)化?；貜秃蛣討B(tài)再結(jié)晶的軟化效果增強。氣溫上升使天氣變熱。激活過程被增強，使得變形產(chǎn)生高空位濃度，并且此時，位錯也具有足夠的移動性來克服金屬轉(zhuǎn)變。該結(jié)構(gòu)由于其釘扎效應(yīng)而產(chǎn)生一些運動。這種運動的特點是交叉滑移和螺位錯的刃位錯。爬上去。為了實現(xiàn)鎳基合金中螺位錯的交叉滑移必須移動以形成束集位錯線段的原子振動對此有貢獻。這個過程繼續(xù)下去，溫度上升會加劇原子的振動，所以降低溫度會使這個過程變得困難。因此，變形溫度程度越低，形變強化趨勢越大。如果位錯增加了變形率強化相與碳化物之間的相互作用將會加強，還會增加形變強化效果。
GH625合金熱加工本構(gòu)方程的構(gòu)建
影響熱變形過程的主要因素是變形溫度和應(yīng)變。速度和變形。本實驗主要研究變形。以及溫度和變形速率對GH625合金熱變形行為的影響。因此，在建立GH625合金的熱變形方程時，變形溫度和應(yīng)變速率被認為是流動應(yīng)力的函數(shù)。它們之間的關(guān)系采用下面的經(jīng)驗公式，ε =Aσnexp[-Q/RT](1)其中，ε是應(yīng)變率(s-1 ),σ是真實應(yīng)力(MPa ), A和n，是與溫度無關(guān)的常數(shù)q，變形激活能(J/mol)T是熱力學溫度(k) r 8.314J(摩爾k)。圖3顯示了GH625合金在熱壓縮過程中的應(yīng)變速率。影響流動應(yīng)力的規(guī)律。可以看出在相同的變形溫度下下GH625合金的lnσp和lnε p呈線性關(guān)系，速度也相應(yīng)變化。在不同的溫度下，變化率幾乎相同。圖 4 為 GH625 合金流動應(yīng)力與變形溫度的關(guān)系，應(yīng)變速率不變時，GH625 合金的 lnσ p 與 1/T 呈線性關(guān)系。 隨溫度的升高 熱變形的流動應(yīng)力逐漸降低。 可以發(fā)現(xiàn)，GH625 合金的流動應(yīng)力通過適當變換與 lnε 觶 和 1/T 基本上呈線性關(guān)系。 對式 (1) 兩邊取對數(shù)整理得lnσ(lnε 觶 -ln+Q/RT)/n (2)1n=lnσε 觶T(3)Q=R(lnσn(1/T)ε)=nR(lnσ(1/T)ε(4)
圖3中各擬合直線斜率(lnσεT)從低溫到高溫依次為0.17130.204180.21和0.25087?？梢钥闯霎敎囟茸兓瘯r應(yīng)力指數(shù)相差不大若是忽略實驗的誤差可以認為n基本保持不變也就是說應(yīng)力指數(shù)n是獨立于應(yīng)變速率和溫度的常數(shù)并求得n=5.55。圖4中的各直線斜率(lnσ(1/T)ε)從高應(yīng)變速率到低應(yīng)變速率依次為0.56331.06331.0333和1.2967通過n值求出平均激活能Q軍=468kJ/mol再通過n和Q軍值求出A的平均值軍=4.51×104得到合金的熱變形本構(gòu)方程為ε觶=4.51×104σp5.55exp(-468×103/R)
動態(tài)再結(jié)晶是試樣在低于靜態(tài)再結(jié)晶溫度下由變形能提供再結(jié)晶所需驅(qū)動力的物理過程。由此可見熱變形工藝參數(shù)(包括變形溫度、變形速率、變形量)對材料的動態(tài)再結(jié)晶過程都有影響。圖5為GH625合金變形前的組織圖6為變形速率為0.01s-1時不同溫度下的金相組織?？梢钥闯鲎冃螠囟葘H625合金的組織有顯著的影響與變形前的組織相比晶粒都有不同程度的細化而且隨溫度的升高晶粒變得細小而均勻尤其是在溫度為1373K時晶粒細化特別明顯見圖6(d)出現(xiàn)了大量的等軸晶粒。在較低的溫度下再結(jié)晶晶核的形成和生長速度較慢因而在變形后晶粒沿變形方向被拉長基本沒有再結(jié)晶發(fā)生如圖7(b)、(c)和(d)所示。溫度升高造成的熱激活可以立即引起回復現(xiàn)象的出現(xiàn)而不需要孕育期。隨溫度的升高合金動態(tài)再結(jié)晶的形核率和長大速率都增加進而使動態(tài)再結(jié)晶軟化作用加強。這是由于動態(tài)再結(jié)晶的形核是熱激活過程控制的當溫度升高時新相的自由能與舊相的自由能差值將增大從而使形核率增加。溫度的升高也增大了晶核長大的驅(qū)動力促進了再結(jié)晶晶粒的形成。此外動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生也取決于壓縮試樣所儲存的變形能是否能夠提供位錯開動所需的能量。顯然較高的溫度使位錯攀移和晶界遷移速度加快有利于再結(jié)晶的形核和晶粒的長大。
變形速率對GH625顯微組織的影響
圖7顯示了GH625合金在1273K的變形溫度下的變形0.0010.010.1和1s-1速率下的金相組織?？芍漠斪冃嗡俾蕿?.001s-1時，出現(xiàn)大量等軸晶。晶粒細化明顯，動態(tài)再結(jié)晶比較。變形速率當其為0.01s-1時，在晶界處出現(xiàn)大量晶粒，但是然后結(jié)晶不的晶界依然存在。和變形率0.1和1s-1的微觀結(jié)構(gòu)差別不大，只是沿著變形方向。晶粒被拉長，很少晶粒出現(xiàn)在晶界上。這是因為它是一個變形速率大、變形時間短的動態(tài)再結(jié)晶過程。在成核階段，再結(jié)晶還沒有生長成再結(jié)晶晶粒。另外可能是合金中的溶質(zhì)原子和第二相析出物阻礙了動態(tài)行為。重結(jié)晶的進展。當變形率低時，溶質(zhì)原子和第一析出物的微小阻礙有利于動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生?？梢钥闯?，在相同的變形溫度下，變形速率越高。動態(tài)再結(jié)晶速率越低，就越有可能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。越完整。
(1)當變形溫度T一定時隨應(yīng)變速率ε觶的升高合金的峰值應(yīng)力σp和穩(wěn)態(tài)流動應(yīng)力σs及對應(yīng)的應(yīng)變εp和εs均升高，當變形速率ε觶一定時隨變形溫度T的升高σp和σs以及εs均降低但εp基本保持不變。
(2)在GH625合金的熱變形溫度范圍內(nèi)提高變形溫度和降低應(yīng)變速率有利于動態(tài)再結(jié)晶的完成。
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