论文部分内容阅读
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,随着变形温度的升高,动态再结晶过程逐渐被加强。在高应变速率下,Inconel625合金高温压缩过程中存在较为明显的绝热升温效应使得动态再结晶程度有所增强。此外,随着变形温度的升高和应变速率的减小,动态再结晶机制由以亚晶合并旋转为特征的连续动态再结晶形核机制逐渐向以晶界弓出为特征的非连续动态再结晶形核机制过渡。借助于EBSD分析技术有效表征了Inconel625合金在热塑性变形过程中孪晶界的演化,并量化了孪晶和动态再结晶行为之间的相互关系。在Inconel625合金的热塑性变形过程中新的Σ3n(n=1,2,3)晶界的形成由两种途径,一是在晶界迁移的作用下与原先存在的Σ3n(n=1,2,3)晶界相互作用而产生,二是在动态再结晶过程中由于层错的发生,导致在晶界迁移处形成共格的退火孪晶界。在Inconel625合金的热塑性变形过程中,当变形是以动态再结晶形核为主导时,孪晶界在低温下呈现出明显的上升趋势,而当变形以晶粒长大为主导时,孪晶界在高温下表现出明显的下降趋势。动态再结晶行为是Inconel625合金热塑性变形过程中不可避免的,很大程度上提高了镍基高温合金塑性成形产品的性能。但在Inconel625合金高温和高应变速率下的塑性成形产品中发现了热裂纹的存在,严重影响了产品的可加工性。在Inconel625合金热塑性变形过程中,热裂纹以准解理裂纹形态和穿晶断裂的形式出现,C元素和Nb元素在局部区域的大量富集或者二者结合形成NbC型碳化物,促进热裂纹的萌生和扩展。此外,Inconel625合金热塑性变形过程中长大晶粒内部亚晶界的形成能引起应力在晶内集中也为热裂纹的萌生和扩展提供了条件。