Inconel625合金热塑性变形机理研究
发布时间：2021-04-15 10:58
Inconel625合金是一种典型的固溶强化型镍基变形高温合金,具有良好的高温力学性能和结构稳定性,是发动机壳体、蒸汽管道、核工业等高温高压部分的首选材料。然而,由于镍基高温合金具有较大的变形抗力和狭窄的热加工区间范围,在变形过程中会发生较为复杂的塑性变形行为,使得Inconel625合金产品的热塑性成形非常困难。本文采用了高温压缩和拉伸试验研究了Inconel625合金的热塑性变形机理,包括了塑性变形力学行为、动态再结晶行为、退火孪晶的演变以及热塑性变形过程中的开裂行为。从其高温压缩和拉伸过程中的真应力-应变曲线来看Inconel625合金的流变行为完全符合低层错能金属典型的三段式流变特征,从基于Arrhenius本构模型的本构方程中计算出该合金的热激活能为473.713kJ/mol,从基于动态材料模型（DMM）的热加工图中获得Inconel625合金塑性变形最为适宜的变形条件为温度高于1050°C和应变速率在110 s-1范围内。在高温压缩过程中发生地动态再结晶行为基本主导了Inconel625合金热塑性变形过程中的微观组织演变,随着变形...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温合金的发展历程
证塑性成形产品的可用性。塑性好的材料可以顺利的完成一些成型加工工艺，特别是对于高温合金成型的产品，如冲压、校直等。在当下的高温合金工业产品的实际成形过程中往往会遇到对一些金属材料进行塑性加工问题。例如，一些铸造高温合金产品无法在高温、高压、腐蚀等环境下服役，为提高其在高温下的使用性能可以通过一些热处理工艺。热挤压工艺是目前提高高温合金使用性能的关键技术，实际是通过利用金属材料的塑性来改变产品形状，规格，获得一些具有优良性能的管材、棒材、线材等。这些工艺都属于对金属材料的压力加工。图1.2为在外力作用下金属材料典型的变形过程。在外力作用下，金属材料的变形可以大致分为三个阶段，首先是外力施加的初始阶段发生的弹性变形，其在外力突然撤去是材料弹性变形部分可以恢复；其次是当外力超过材料的弹性极限时发生的塑性变形阶段，金属材料的塑性变形是不可自行恢复的变形；最后是外力继续增加，塑性变形逐渐增大直至金属材料发生断裂。图1.2金属材料典型的变形曲线1.4再结晶金属材料在经过塑性变形加工时，不仅改变了材料的外部形貌，同时也使金属材料的微观组织发生了变化，这也是金属材料性能提高的主要因素。冷变形后的金属材料加热到一定温度或者保温足够的时间后，在原来的变形组织中产生了许多细小近乎等轴状的无畸变新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生了很大的
硕士学位论文-5-第2章试验方法和分析技术本文所选取的试验原材料由北京钢研高纳科技股份有限公司生产的规格为Ф247±1×300mm的镍基高温合金Inconel625铸造棒材，如图2.1所示。表2.1给出了试验原材料的化学成分。Inconel625合金是以镍-铬为基体的固溶强化型变形高温合金，以铬、钼和铌为主要固溶强化元素，从低温到980°C具有良好的塑性和强度，而且加工工艺性能优良。合金所具有的优良的耐腐蚀和抗氧化性能为其在盐雾气氛等附腐蚀环境中服役提供了条件。目前，Inconel625合金已经广泛的应用于航空发动机机闸、导向叶片、筒体和燃油总管等零部件。表2.1Inconel625的化学成分(质量百分比，wt%)CCrNiCoMoAlTiFeNbSiMnCu0.04221.7760.630.198.790.210.403.683.750.120.20.06图2.1Inconel625合金原材料2.2试验设备和测试表征方法2.2.1高温压缩、拉伸试验Inconel625合金试样的高温压缩和拉伸试验在热模拟试验机上进行，该设备的型号是Gleeble-3500，如图2.2所示。Gleeble-3500热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统，具有急（慢）升温降温、急（慢）速拉压变形、同时记录温度、力、应力、应变等参数变化的曲线，可对金属材料的冶炼、铸造、锻压、成形、热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间的关系进行精确的模拟[17]。2.1试验材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]U720Li高温合金热加工图[J]. 陈志远. 冶金与材料. 2019(05)
[2]镍基高温合金微孪晶形成机制的研究进展[J]. 屈鹏飞,杨文超,岳全召,曹凯莉,刘林. 材料导报. 2019(23)
[3]再结晶对定向凝固镍基高温合金DZ406高温拉伸性能的影响[J]. 谭政,刘峰,佟健,宁礼奎,纪慧思,郑志. 金属热处理. 2019(06)
[4]Nb-Ti-Al高温合金的热变形行为及热加工图[J]. 唐新阳,肖来荣,余宸旭,刘建飞. 热加工工艺. 2016(07)
[5]应变速率及温度对GH3230镍基高温合金力学性能的影响（英文）[J]. 张冬旭,温志勋,岳珠峰. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[6]K403镍基高温合金的高温拉伸断裂行为[J]. 刘君,杨合,孙志超,唐文亭. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[7]Inconel 625熔敷金属中δ相的形核与粗化机理[J]. 邸新杰,邢希学,王宝森. 金属学报. 2014(03)
[8]镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图[J]. 李莎,曾莉,苗华军,郭宏钢. 材料热处理学报. 2013(09)
[9]GH141合金的高温拉伸及持久性能[J]. 于慧臣,谢世殊,赵光普,杨洪才. 材料工程. 2003(09)
[10]中国高温合金40年[J]. 师昌绪,仲增墉. 金属学报. 1997(01)
博士论文
[1]镍基高温合金高温变形行为及变形机理研究[D]. 周舸.东北大学 2013
[2]拉扭加载下金属材料的塑性行为[D]. 胡桂娟.广西大学 2012
硕士论文
[1]GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究[D]. 陈林俊.哈尔滨工业大学 2018
[2]GH4698镍基高温合金热塑性变形行为研究[D]. 胡超.哈尔滨工业大学 2015
[3]AZ31镁合金板材温热高速率本构关系研究[D]. 薛翠鹤.武汉理工大学 2010
本文编号：3139203
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温合金的发展历程
证塑性成形产品的可用性。塑性好的材料可以顺利的完成一些成型加工工艺，特别是对于高温合金成型的产品，如冲压、校直等。在当下的高温合金工业产品的实际成形过程中往往会遇到对一些金属材料进行塑性加工问题。例如，一些铸造高温合金产品无法在高温、高压、腐蚀等环境下服役，为提高其在高温下的使用性能可以通过一些热处理工艺。热挤压工艺是目前提高高温合金使用性能的关键技术，实际是通过利用金属材料的塑性来改变产品形状，规格，获得一些具有优良性能的管材、棒材、线材等。这些工艺都属于对金属材料的压力加工。图1.2为在外力作用下金属材料典型的变形过程。在外力作用下，金属材料的变形可以大致分为三个阶段，首先是外力施加的初始阶段发生的弹性变形，其在外力突然撤去是材料弹性变形部分可以恢复；其次是当外力超过材料的弹性极限时发生的塑性变形阶段，金属材料的塑性变形是不可自行恢复的变形；最后是外力继续增加，塑性变形逐渐增大直至金属材料发生断裂。图1.2金属材料典型的变形曲线1.4再结晶金属材料在经过塑性变形加工时，不仅改变了材料的外部形貌，同时也使金属材料的微观组织发生了变化，这也是金属材料性能提高的主要因素。冷变形后的金属材料加热到一定温度或者保温足够的时间后，在原来的变形组织中产生了许多细小近乎等轴状的无畸变新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生了很大的
硕士学位论文-5-第2章试验方法和分析技术本文所选取的试验原材料由北京钢研高纳科技股份有限公司生产的规格为Ф247±1×300mm的镍基高温合金Inconel625铸造棒材，如图2.1所示。表2.1给出了试验原材料的化学成分。Inconel625合金是以镍-铬为基体的固溶强化型变形高温合金，以铬、钼和铌为主要固溶强化元素，从低温到980°C具有良好的塑性和强度，而且加工工艺性能优良。合金所具有的优良的耐腐蚀和抗氧化性能为其在盐雾气氛等附腐蚀环境中服役提供了条件。目前，Inconel625合金已经广泛的应用于航空发动机机闸、导向叶片、筒体和燃油总管等零部件。表2.1Inconel625的化学成分(质量百分比，wt%)CCrNiCoMoAlTiFeNbSiMnCu0.04221.7760.630.198.790.210.403.683.750.120.20.06图2.1Inconel625合金原材料2.2试验设备和测试表征方法2.2.1高温压缩、拉伸试验Inconel625合金试样的高温压缩和拉伸试验在热模拟试验机上进行，该设备的型号是Gleeble-3500，如图2.2所示。Gleeble-3500热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统，具有急（慢）升温降温、急（慢）速拉压变形、同时记录温度、力、应力、应变等参数变化的曲线，可对金属材料的冶炼、铸造、锻压、成形、热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间的关系进行精确的模拟[17]。2.1试验材料
【参考文献】：
期刊论文
[1]U720Li高温合金热加工图[J]. 陈志远. 冶金与材料. 2019(05)
[2]镍基高温合金微孪晶形成机制的研究进展[J]. 屈鹏飞,杨文超,岳全召,曹凯莉,刘林. 材料导报. 2019(23)
[3]再结晶对定向凝固镍基高温合金DZ406高温拉伸性能的影响[J]. 谭政,刘峰,佟健,宁礼奎,纪慧思,郑志. 金属热处理. 2019(06)
[4]Nb-Ti-Al高温合金的热变形行为及热加工图[J]. 唐新阳,肖来荣,余宸旭,刘建飞. 热加工工艺. 2016(07)
[5]应变速率及温度对GH3230镍基高温合金力学性能的影响（英文）[J]. 张冬旭,温志勋,岳珠峰. 稀有金属材料与工程. 2015(11)
[6]K403镍基高温合金的高温拉伸断裂行为[J]. 刘君,杨合,孙志超,唐文亭. 兵器材料科学与工程. 2014(06)
[7]Inconel 625熔敷金属中δ相的形核与粗化机理[J]. 邸新杰,邢希学,王宝森. 金属学报. 2014(03)
[8]镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图[J]. 李莎,曾莉,苗华军,郭宏钢. 材料热处理学报. 2013(09)
[9]GH141合金的高温拉伸及持久性能[J]. 于慧臣,谢世殊,赵光普,杨洪才. 材料工程. 2003(09)
[10]中国高温合金40年[J]. 师昌绪,仲增墉. 金属学报. 1997(01)
博士论文
[1]镍基高温合金高温变形行为及变形机理研究[D]. 周舸.东北大学 2013
[2]拉扭加载下金属材料的塑性行为[D]. 胡桂娟.广西大学 2012
硕士论文
[1]GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究[D]. 陈林俊.哈尔滨工业大学 2018
[2]GH4698镍基高温合金热塑性变形行为研究[D]. 胡超.哈尔滨工业大学 2015
[3]AZ31镁合金板材温热高速率本构关系研究[D]. 薛翠鹤.武汉理工大学 2010
本文编号：3139203
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3139203.html
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