鎳基高溫合金高溫變形行為及變形機(jī)理研究.pdf

1、高合金化鎳基變形高溫合金具有良好的高溫強(qiáng)度、抗氧化性、抗腐蝕性能、抗疲勞性能、斷裂韌性、塑性等綜合性能，且在較高溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性及可靠性。因此，鎳基高溫合金廣泛應(yīng)用于火箭渦輪盤、飛機(jī)發(fā)動機(jī)的高溫轉(zhuǎn)動部件。
　　本文在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”項(xiàng)目“高溫合金材料設(shè)計(jì)與制備的基礎(chǔ)研究”的支持下，與北京鋼鐵研究總院共同對“高合金化高溫合金塑性加工過程中的組織演變機(jī)理”進(jìn)行研究，取得了如下的研究結(jié)果:
　　(1)通

2、過高溫壓縮模型實(shí)驗(yàn)研究GH79合金、U720Li合金、GH4742合金在溫度為900～1150℃，應(yīng)變速率為5×10-4～10s-1范圍內(nèi)的高溫變形行為。結(jié)果表明:①上述三種合金在不同變形工藝條件下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值、變形激活能Q值分別為0.072～0.254、341.57～2290.91 KJ/mol。當(dāng)變形溫度為1100℃時(shí)，合金的m值達(dá)到最大值、Q值達(dá)到最小值。②通過多元線性回歸的方法得到三種合金的高溫變形本構(gòu)方程。

3、　　(2) GH79合金、U720Li合金、GH4742合金在高溫變形過程中，隨著變形量的增大，晶粒尺寸逐漸減小。當(dāng)變形溫度在1050～1100℃范圍內(nèi)容易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶效應(yīng)，形成細(xì)小等軸狀晶粒。當(dāng)變形溫度為1100℃～1150℃時(shí)，合金在變形過程發(fā)生了MC+γ→M23C6+γ'和MC+γ→M6C+γ'的相變反應(yīng)。同時(shí)，對三種合金的晶粒指數(shù)p值進(jìn)行計(jì)算可以得出，晶粒指數(shù)p值均隨著變形溫度的升高呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，且在溫度為1100

4、℃時(shí)達(dá)到峰值。當(dāng)溫度為1050℃、1100℃時(shí)，p值接近2.0，此時(shí)合金具有較好的高溫成形性能。
　　(3)通過對GEGEL、MALAS、PRASAD、MURTY、SEMIATIN五種不同失穩(wěn)判據(jù)的理論基礎(chǔ)及適用范圍的分析，并應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分別繪制GH79合金、U720Li合金、GH4742合金不同失穩(wěn)判據(jù)下的動態(tài)DMM熱加工圖。準(zhǔn)確預(yù)報(bào)了合金在高溫變形過程中的適合加工區(qū)及流變失穩(wěn)區(qū)，從而優(yōu)化了合金的熱加工工藝參數(shù)。在此

5、基礎(chǔ)上，通過對不同變形條件下的金相顯微組織進(jìn)行分析可以得出三種合金不同變形區(qū)域的變形機(jī)理。
　　(4)分別建立GH79合金、U720Li合金、GH4742合金高溫變形過程中的動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型、動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。并對三種合金變形過程中發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶典型區(qū)域的動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制進(jìn)行分析。結(jié)果如下：GH79、GH4742合金隨著變形溫度的升高，動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制分別為:孿生動態(tài)再結(jié)晶(TDRX)、連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶

6、(DRX)、不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(DDRX)。U720Li合金隨著溫度的升高，動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制分別為:孿生動態(tài)再結(jié)晶(TDRX)、孿生動態(tài)再結(jié)晶(TDRX)和連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(DRX)共同作用、不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶(DDRX)。
　　(5)通過對A、L-M、R-W-S、含位錯(cuò)數(shù)量的R-W-S變形機(jī)理圖這四種變形機(jī)理圖理論的分析與比較，繪制出變形溫度在900～1150℃范圍內(nèi)的含位錯(cuò)數(shù)量的R-W-S變形機(jī)理圖。運(yùn)用上述變形機(jī)理圖對GH79合金、