GH4049高温合金热变形中的动态再结晶预测
发布时间：2021-11-28 20:01
以GH4049高温合金在变形温度为1060～1180℃、应变速率为0. 1～50 s-1范围内的等温压缩实验为基础,通过获得的真应力-真应变曲线预测了合金不同热变形条件下的动态再结晶体积分数。基于金属变形过程中的应变硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡原理,分析了GH4049高温合金的流变行为,建立了合金热变形过程中动态再结晶临界应变、峰值应变与Zener-Hollomon参数的关系式;通过计算GH4049高温合金不同热变形条件下的动态再结晶体积分数,建立了合金动态再结晶体积分数的Avrami模型,量化预测出GH4049高温合金热变形中的动态再结晶发生比例。动态再结晶体积分数预测值与微观组织实验测试结果一致,证明了GH4049高温合金动态再结晶体积分数预测模型的准确性,可以用于GH4049高温合金工程应用中的动态再结晶预测。
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(07)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试样原始组织
GH4049高温合金在变形量为60%，不同变形温度及应变速率条件下的真应力-真应变曲线如图3所示。从图3中可以看出，合金应力-应变曲线大致可以分为3个阶段。第1阶段，流变应力随应变的增加而快速增大，加工硬化占主导地位。第2阶段，流变应力随着应变的增加而继续增大，最终达到峰值应力，但增长速率放缓。合金因到达可以发生动态再结晶的临界应变值，故流变曲线表现有一定的软化效果。第3阶段，流变应力逐渐减小，加工硬化与动态再结晶引起的软化达到平衡，最终流变应力趋于一个稳定值。综合来看，应力-应变曲线整体上表现为先硬化后软化，最后软化与硬化达到平衡，有明显的动态再结晶曲线特征。同时，从图3中可以看出，峰值应力及稳态应力随变形温度的减小而增大，随应变速率的增大而增大，这表明GH4049高温合金的流变行为对变形温度及应变速率较为敏感[25-26]。这主要是因为在变形温度较高时，晶界迁移速率较大，合金内的位错与空位也受到温度影响而加速运动，从而表现出随着变形温度升高，流变应力降低。在高应变速率下，变形时间减少使位错聚集程度增加，从而表现出随着应变速率增加，流变应力相应增加。在变形温度为1090～1180℃、应变速率为10及50 s-1时，GH4049高温合金应力-应变曲线表现出了不连续屈服现象，这种现象主要发生在较高变形温度及较高应变速率的热变形过程中。在较低温度及应变速率条件下，合金到达峰值应力时应变相对较大，但应力曲线未出现不连续屈服的现象，呈现出鲜明的稳态流变特征。本文采用双曲正弦型Arrhenius方程对GH4049高温合金应力-应变行为进行分析，计算出合金的最大变形激活能为689.43 k J·mol-1。
根据GH4049高温合金在实验热变形条件下的应力-应变数据，计算出θ-σ关系曲线，如图4所示，得到实验条件下相应的临界应力σc、峰值应力σp与饱和应力σsat等数据。由临界应力σc和峰值应力σp对应的应变可以获得实验条件下GH4049高温合金动态再结晶发生的临界应变εc和峰值应变εp。Z参数(Zener-Hollomon参数)反映了变形温度与应变速率对合金流变应力综合影响，是材料在高温变形过程中的重要力学性能参数，Z参数的表达式为[27-28]:
【参考文献】：
期刊论文
[1]IN718Plus高温合金的动态再结晶行为及模型研究[J]. 陈曦,亓耀国,史晓楠,谢炳超,宁永权. 稀有金属. 2019(12)
[2]先进高强DP980钢动态再结晶行为[J]. 仲维锋,庄利珍,滕敦波. 塑性工程学报. 2019(04)
[3]23Cr-2.2Ni-6.3Mn-0.26N节Ni型双相不锈钢动态再结晶行为研究[J]. 邓亚辉,杨银辉,曹建春,钱昊. 金属学报. 2019(04)
[4]A100超高强度钢的动态再结晶行为及组织演变研究[J]. 任书杰,罗飞,田野,刘大博,王克鲁,鲁世强. 塑性工程学报. 2018(04)
[5]镍基617合金动态再结晶微观组织演变与预测[J]. 朱怀沈,聂义宏,赵帅,王宝忠. 材料工程. 2018(06)
[6]镍基变形高温合金动态软化行为与组织演变规律研究[J]. 王涛,万志鹏,孙宇,李钊,张勇,胡连喜. 金属学报. 2018(01)
[7]变形量分配对GH4049高温合金晶粒组织的影响[J]. 王彦伟,郭鸿镇,赵张龙,姚泽坤. 热加工工艺. 2015(05)
[8]GH4049合金的热变形行为及组织演变[J]. 李卿,郭鸿镇,王彦伟,赵张龙,姚泽坤. 材料工程. 2014(12)
[9]含钨高温合金钨夹杂成因的研究[J]. 于腾,刘宁,李凤艳,王志刚. 金属功能材料. 2014(06)
[10]脉冲电流对GH4049合金静态再结晶行为的影响[J]. 高博,王磊,刘杨,贺玉伟,莫桐. 材料科学与工艺. 2014(05)
本文编号：3525057
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(07)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试样原始组织
GH4049高温合金在变形量为60%，不同变形温度及应变速率条件下的真应力-真应变曲线如图3所示。从图3中可以看出，合金应力-应变曲线大致可以分为3个阶段。第1阶段，流变应力随应变的增加而快速增大，加工硬化占主导地位。第2阶段，流变应力随着应变的增加而继续增大，最终达到峰值应力，但增长速率放缓。合金因到达可以发生动态再结晶的临界应变值，故流变曲线表现有一定的软化效果。第3阶段，流变应力逐渐减小，加工硬化与动态再结晶引起的软化达到平衡，最终流变应力趋于一个稳定值。综合来看，应力-应变曲线整体上表现为先硬化后软化，最后软化与硬化达到平衡，有明显的动态再结晶曲线特征。同时，从图3中可以看出，峰值应力及稳态应力随变形温度的减小而增大，随应变速率的增大而增大，这表明GH4049高温合金的流变行为对变形温度及应变速率较为敏感[25-26]。这主要是因为在变形温度较高时，晶界迁移速率较大，合金内的位错与空位也受到温度影响而加速运动，从而表现出随着变形温度升高，流变应力降低。在高应变速率下，变形时间减少使位错聚集程度增加，从而表现出随着应变速率增加，流变应力相应增加。在变形温度为1090～1180℃、应变速率为10及50 s-1时，GH4049高温合金应力-应变曲线表现出了不连续屈服现象，这种现象主要发生在较高变形温度及较高应变速率的热变形过程中。在较低温度及应变速率条件下，合金到达峰值应力时应变相对较大，但应力曲线未出现不连续屈服的现象，呈现出鲜明的稳态流变特征。本文采用双曲正弦型Arrhenius方程对GH4049高温合金应力-应变行为进行分析，计算出合金的最大变形激活能为689.43 k J·mol-1。
根据GH4049高温合金在实验热变形条件下的应力-应变数据，计算出θ-σ关系曲线，如图4所示，得到实验条件下相应的临界应力σc、峰值应力σp与饱和应力σsat等数据。由临界应力σc和峰值应力σp对应的应变可以获得实验条件下GH4049高温合金动态再结晶发生的临界应变εc和峰值应变εp。Z参数(Zener-Hollomon参数)反映了变形温度与应变速率对合金流变应力综合影响，是材料在高温变形过程中的重要力学性能参数，Z参数的表达式为[27-28]:
【参考文献】：
期刊论文
[1]IN718Plus高温合金的动态再结晶行为及模型研究[J]. 陈曦,亓耀国,史晓楠,谢炳超,宁永权. 稀有金属. 2019(12)
[2]先进高强DP980钢动态再结晶行为[J]. 仲维锋,庄利珍,滕敦波. 塑性工程学报. 2019(04)
[3]23Cr-2.2Ni-6.3Mn-0.26N节Ni型双相不锈钢动态再结晶行为研究[J]. 邓亚辉,杨银辉,曹建春,钱昊. 金属学报. 2019(04)
[4]A100超高强度钢的动态再结晶行为及组织演变研究[J]. 任书杰,罗飞,田野,刘大博,王克鲁,鲁世强. 塑性工程学报. 2018(04)
[5]镍基617合金动态再结晶微观组织演变与预测[J]. 朱怀沈,聂义宏,赵帅,王宝忠. 材料工程. 2018(06)
[6]镍基变形高温合金动态软化行为与组织演变规律研究[J]. 王涛,万志鹏,孙宇,李钊,张勇,胡连喜. 金属学报. 2018(01)
[7]变形量分配对GH4049高温合金晶粒组织的影响[J]. 王彦伟,郭鸿镇,赵张龙,姚泽坤. 热加工工艺. 2015(05)
[8]GH4049合金的热变形行为及组织演变[J]. 李卿,郭鸿镇,王彦伟,赵张龙,姚泽坤. 材料工程. 2014(12)
[9]含钨高温合金钨夹杂成因的研究[J]. 于腾,刘宁,李凤艳,王志刚. 金属功能材料. 2014(06)
[10]脉冲电流对GH4049合金静态再结晶行为的影响[J]. 高博,王磊,刘杨,贺玉伟,莫桐. 材料科学与工艺. 2014(05)
本文编号：3525057
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