GH4169镍基合金板材高温拉伸性能研究

利用炉中高温拉伸设备对板厚为5 mm的GH4169镍基合金在7种测试温度(450～1 050℃)，应变速率分别为0.01和0.001 s^-1时进行高温拉伸实验，获得材料在不同温度下的伸长率、屈服强度和抗拉强度，并对其高温拉伸变形行为进行分析，为该合金板材的高温拉伸成形制备和服役性能评估提供数据支持。结果表明，应变速率为0.001 s^-1，温度高于850℃时，GH4169镍基合金板材的伸长率随着温度的升高持续增大，在1 050℃时，伸长率最高可达112%，抗拉强度随着温度的升高持续减小，强度减小至66 MPa，仅为室温下的7.1%。应变速率为0.01 s^-1时，GH4169镍基合金板材的伸长率和抗拉强度变化具有相似的规律。温度低于800℃时，伸长率和抗拉强度随温度变化不大，保持了较高的强度；而随温度升高至850℃时，材料产生了明显软化现象，应变硬化指数(n)值随着温度的升高而减小，塑性变形量明显增大。     

Ti_3Al基合金的热变形行为及本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机对Ti_3Al基合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了该合金在热变形温度900~1020℃,应变速率2×10~(-4)~2×10~(-2)s~(-1)范围内的高温热变形行为。结果表明:Ti_3Al基合金的流变应力在应变速率一定时,随温度的升高而减小,在温度一定时,随应变速率的升高而增大,流变应力在达到峰值后开始逐渐降低,呈软化现象;应变速率越高,Ti_3Al基合金的软化越明显。依据高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线关系,计算得出了Ti_3Al基合金热变形激活能为472.7992 k J·mol~(-1)。建立了Ti_3Al基合金热变形的双曲正弦形式的本构方程和Zener-Hollomon参数方程。     

金属间化合物Ti2AlNb的高温变形行为和变形机理（英文）

对金属间化合物Ti2AlNb基合金在加热状态下的变形行为和变形机理进行研究。首先,利用单向拉伸试验得到不同温度和应变速率下合金的真应力-应变关系;然后,通过拉深和弯曲试样得到合金的极限拉深比(LDR)及弯曲性能参数;最后,通过金相实验和断口形貌分析研究Ti2AlNb基合金在不同加热条件下的高温变形机制。结果表明:在750~950℃、应变速率0.001 s~(-1)的条件下,随着温度的升高,合金的伸长率从13.58%增大至97.82%,屈服强度从788 MPa降低至80 MPa;当温度达到950℃时,应变速率对合金的变形性能有明显影响。同时,在该温度范围内,材料发生由O相向B2和α2相的组织转变,从微观组织演变揭示了Ti2AlNb基合金塑性提高的变形机理。     

690合金热压缩本构方程和热加工图的建立

利用Gleeble 1500+热模拟试验机研究了镍基690合金在800~1300℃温度范围内,应变速率在0.1~10 s~(-1)范围内热压缩过程中合金的热变形行为。结果表明,690合金在热压缩过程中产生的流变应力受变形温度和应变速率两个参数的显著影响,其对应的峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增大。利用数据拟合计算得到热变形激活能等参数,建立了用于表征峰值应力和变形温度、应变速率之间相互关系的690合金热变形本构方程。基于动态材料模型绘制了690合金的热加工图,结合该合金在不同变形温度-应变速率区域的高温变形特征以及显微组织形貌,获得了两个适合690合金热加工的变形温度-应变速率区域。     

Inconel X-750合金的热变形特性

通过热压缩实验,研究了Inconel X-750镍基高温合金在变形温度为950～1200℃,应变速率为0. 1～10 s~(-1),变形量为50%的热变形行为。研究结果表明:变形温度为1100和1200℃,应变速率为0. 1和1 s~(-1)时,合金在热变形过程中可以达到动态平衡,在其余变形条件下,合金在热变形过程中均出现连续的流变软化现象,合金的热变形激活能为377. 12 k J·mol~(-1)。通过建立材料的动态模型,制作了合金的热加工图,发现合金的功耗效率等值线在温度为1075～1085℃时,由于γ'相的溶解而发生转折,结合合金的热变形组织演变过程,确定合金在变形温度为1100～1200℃、应变速率为0. 1 s~(-1)时可以得到均匀细小的再结晶组织。     

700℃先进超超临界锅炉过热器管用新型镍基高温合金GH750的组织和性能研究

GH750是一种我国自主研发的、可以应用于700℃先进超超临界锅炉过热器/再热器管的新型镍基高温合金。研究新型镍基高温合金GH750的组织和性能。研究结果表明:GH750合金的组织由奥氏体基体和强化相γ′,以及微量的晶内和晶界MC、M23C6组成;力学性能优异,室温和高温强度高、塑性好;高温持久性能突出,760℃/10~5 h的持久强度超过100 MPa;在750~850℃高温长期时效后组织稳定性好,无有害相析出;长期时效至10 000 h时,室温拉伸性能变化小,冲击韧性短期下降后趋于稳定。     

时效强化高镍合金Inconel-718的高温弹塑性特征及本构模型

研究了核反应堆弹簧材料用0Cr20Ni55Mo3Nb5Ti(Inconel-718)镍基合金材料时效强化状态下在150~650 ℃范围内的高温弹塑性特征,并采用多种函数模型对其高温应力-应变实测数据进行了本构关系拟合计算和对比。结果表明:经过970 ℃×1 h,空冷+720 ℃×8 h,炉冷+620 ℃×8 h,空冷的三步法时效强化处理后,Inconel-718合金兼具较高的R_p0.01值和室温伸长率。Boltzmann函数模型对时效强化Inconel-718合金材料在1.5%应变范围内的高温σ-ε实测数据具有良好的拟合效果和预测计算精度,适用于核反应堆弹簧材料的选材和结构设计。     

高强7A62铝合金动态力学响应及其J-C本构关系

利用万能试验机和Hopkinson拉杆(SHTB)对7A62铝合金进行了准静态和动态拉伸性能测试,研究该合金室温及高温塑性流动应力动态响应特征,结合OM、SEM、TEM、DSC、LFA等测试对该合金的物理性能及原始微观组织进行分析。结果表明:7A62铝合金在大量高密度细小沉淀析出物粒子及亚微米级高熔点平衡析出粒子复合强化作用下,准静态屈服强度可达608 MPa。在室温动态变形过程中,该合金应变率强化效应显著。随着应变率高于684 s^-1时,合金屈服强度对应变率敏感性显著增强。在1100 s^-1、25~500℃条件下,合金表现出温度敏感性的沉淀强化相回溶及动态再结晶的热软化效应,500℃高温动态屈服强度超过200 MPa。在动态力学性能变化规律的基础上,建立了7A62铝合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型。     

不同Zn/Cu质量比对Mg-Zn-Cu显微组织和性能的影响

论文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度测试、室温和高温拉伸性能测试、蠕变性能测试研究了Ce和不同的Zn /Cu质量比对Mg-Zn-Cu显微组织和室温及高温力学性能的变化规律、高温变形性能、强化机制和抗蠕变性能的影响。研究结果表明,室温下挤压态Mg-8Zn-8Cu-Ce的拉伸强度和屈服强度分别为320 MPa和291 MPa,在423K温度下,拉伸强度仍高于220MPa。合金具有优良的蠕变性能,稳态蠕变速率为1.21×10_-8 s_-1,蠕变量仅为0.562%。在相同的变形温度下,铸造Mg-7Zn-3Cu-Ce的真实应力随着应变速率的增大而增大,表明合金是应变速率敏感材料。相同的应变速率下,合金的真实应力随着温度的升高而减小,但没有明显的动态再结晶和软化现象。     

Delta工艺Inconel 718合金热变形条件下的流变行为

在Gleeble-3500热模拟实验机上对Delta工艺Inconel 718合金进行高温压缩实验,研究其高温压缩变形的流变应力行为。结果表明:δ相时效态Inconel 718合金在本实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而减小,动态再结晶是合金重要的软化机制。δ相时效态Inconel 718合金的热变形激活能为497.407 kJ/mol,高温压缩峰值流变应力与变形温度和应变速率的关系可用双曲正弦函数表示。     

铝钨粉末合金挤压成形与本构模型的建立

通过机械合金化方式将一定比例铝粉和钨粉合成一种性能优异的超固溶体铝钨合金粉末。通过研究铝钨粉末合金的冷压、热压制坯成形工艺,确定了主要挤压工艺参数,挤压件的致密度可达到99%左右;利用Gleeble-1500热模拟机测试该合金在变形温度450℃~540℃、应变速率10-3s-1~1s-1条件下的流变力学行为;采用Fields-Backofen本构模型对该材料应力应变曲线进行拟合。并引入"软化因子"描述变形温度、应变速率和应变对流变应力的影响,进一步完善流变应力本构模型。     

高温时效对高温镍基合金沉淀强化的影响

研究了750～1050℃下长期时效对Ni3Al基高温合金沉淀强化的影响.结果表明:镍基高温合金在不同温度时效处理一定时间后,γ'沉淀强化相呈球形分散在γ基体上,随时效温度升高,γ'沉淀相微粒粗化,合金屈服强度降低,拉伸塑性提高.随着时效时间的延长,合金的屈服强度增大,但当时效时间超过1000 h之后,屈服强度和伸长率开始下降.Ni-Al合金的性能和沉淀相的颗粒大小、分布、体积分数及粗化速率等因素有关.     

6063铝合金双道次热变形微观组织演变

采用Gleeble-1500热模拟试验机对6063铝合金进行双道次热轧试验,分析了合金在变形温度为300~500 ℃,应变速率为0.001~0.1 s^-1,道次间停留时间10~90 s时的流变应力和微观组织。结果表明:随着道次间停留时间增长,第二道次屈服应力减小;温度与道次间停留时间对合金的静态软化率有较大的影响。低温大应变速率短道次间停留时间下试样的强化相较多,其形貌为长条状与圆形;高温低应变速率长道次间停留时间下试样的强化相数量有所减少,其形貌以圆形为主。通过能谱分析可知,试样中的强化相以AlFeSi为主,长条状强化相为6 μm左右,圆形强化相尺寸约2 μm。     

Nimonic 80A镍基高温合金静态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对Nimonic 80A高温合金进行了双道次热压缩实验,研究了该合金在变形温度1050~1150℃,应变速率0.01~2.5 s-1,预应变0.08~0.14,不同间隙时间(0.5~5 s)下的静态再结晶行为。得到了Nimonic 80A高温合金不同变形条件下的真应力-应变曲线及变形后奥氏体晶粒组织,分析了变形温度、应变速率和预应变对该合金静态再结晶行为的影响。结果表明:变形温度、应变速率和预应变对Nimonic 80A高温合金的静态再结晶行为有着显著的影响。Nimonic 80A高温合金静态软化分数随着变形温度、应变速率和预应变的增大而增大,且静态再结晶晶粒尺寸随着温度的升高或应变速率的降低而增大。根据实验结果,建立了Nimonic 80A高温合金静态再结晶动力学模型。将静态再结晶动力学模型预测结果和实验结果进行比较,二者吻合良好,表明本文提出的模型可以较为准确的预测Nimonic 80A高温合金静态软化行为。     

铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图

采用热压缩试验研究了铸态C-276镍基高温合金在950~1250℃和0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:该合金的热变形流变应力随着变形温度的增加及应变速率的降低而减小;当变形条件为1250℃、0.1 s~(-1)时,合金在热压缩过程中发生了动态应变时效。基于流变应力数据建立了合金的热变形本构方程;基于动态材料模型建立了合金在不同应变下的热加工图。通过加工图和微观组织观察优化了合金的热变形参数。合金的表观激活能为497k J/mol铸态C-276合金适宜的热加工区域为1050~1250℃和应变速率0.1~1.0 s~(-1)。     

耐热镍铬铁合金高温流变应力的模拟研究

以耐热镍铬铁合金800H为研究对象,通过热压缩实验获得了流变应力和变形温度、应变速率的变化关系。结果表明,在高温压缩变形过程中,镍铬铁合金800H在变形温度不变时,随着应变速率的增加,流变应力逐渐增大;应变速率不变时,随着变形温度的升高,流变应力逐渐降低。通过镍铬铁合金本构关系模型确定了应变量和材料常数的关系,运用六次多项式拟合得到了具有代表性的函数关系式。     

初始δ相(Ni_3Nb)对镍基合金高温拉伸变形行为及材料参数的影响（英文）

通过高温拉伸实验研究了初始δ相(Ni_3Nb)含量对一种镍基合金高温拉伸变形行为和材料参数的影响。研究结果表明,初始δ相含量、变形温度、应变速率和应变对镍基合金高温拉伸变形行为的影响十分显著。基于实验结果,建立了一种修正的Arrhenius本构模型,其模型的材料参数表达为初始δ相含量和应变的函数关系。该模型可以描述初始δ相含量、变形温度、应变速率和应变对镍基合金高温拉伸变形行为的综合影响。通过比较,模型预测值与实验值吻合,证实了建立的本构模型可精确地预测镍基合金的高温拉伸变形行为。     

反应堆耐压壳体用Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800型热模拟试验机对经过三次真空自耗熔炼的Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr(wt%)合金进行热模拟等温压缩试验,研究了在750~900℃及0.001~1s_-1应变速率下的高温流变行为及再结晶行为。结果表明,在合金的高温变形过程中,流变曲线呈现出明显的先硬化后软化的流变行为特征,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;造成该合金流变软化的主要原因是动态再结晶。动态再结晶的临界应变与峰值应变之间成线性关系,随着温度和真应变增加,再结晶体积分数呈“S”型增加;应变速率减小,再结晶体积分数也呈抛物线增长。合金的最佳高温塑形变形参数为：750℃/0.001-0.01s_-1和850-900℃/ 0.01-0.1s_-1。     

2195铝锂合金热模拟平面应变压缩行为研究

2195铝锂合金被认为是航空航天领域的理想结构材料,吸引了广大研究学者的兴趣,但其热变形行为的研究却相对较少。本文通过热模拟平面应变压缩试验,研究了2195铝锂合金的热变形行为,变形温度为400~500 ℃,应变速率为0.01~10 s-1。研究表明,材料变形呈稳态流变特征,随变形温度增加,应变速率降低,流变应力逐渐减小,合金具有正应变速率敏感性。建立了2195铝锂合金材料本构方程,其激活能值为214.937KJ/mol。通过分析加工图,得到材料的适宜加工区为应变速率接近0.01 s-1,温度为475~500 ℃。最后通过分析动态软化过程中的应力规律,得到了材料软化机制判定方程。     

Cu-Ni-Si-P合金热变形行为及热加工图

采用高温等温压缩试验,对Cu?Ni?Si?P合金在应变速率0.01~5?1、变形温度600~800°C条件下的高温变形行为进行了研究,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。根据实验数据与热加工工艺参数构建了该合金的热加工图,利用热加工图对该合金在热变形过程中的热变形工艺参数进行了优化,并利用热加工图分析了该合金的高温组织变化。热变形过程中Cu?Ni?Si?P合金的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的提高而增大,该合金的动态再结晶温度为700°C。该合金热变形过程中的热变形激活能Q为485.6 kJ/mol。通过分析合金在应变为0.3和0.5时的热加工图得出该合金的安全加工区域的温度为750~800°C,应变速率为0.01~0.1 s?1。通过合金热变形过程中高温显微组织的观察,其组织规律很好地符合热加工图所预测的组织规律。