GH5188是一種固溶強(qiáng)化型鈷基高溫合金,具有良好的高溫?zé)釓?qiáng)性、高溫抗氧化性,是制造航空工業(yè)重要的資料之一,常用于制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦流板、燃燒室內(nèi)壁、外壁、冷卻環(huán)等高溫部件[1-3]。由于高溫合金在常溫下塑性較低,其塑性成形加工一般在高溫下進(jìn)行,因而GH5188合金的高溫變形特性對(duì)成形工藝的擬定具有重要的指導(dǎo)意義。本文針對(duì)GH5188合金的高溫變形行為,擬樹立描繪資料活動(dòng)特性的本構(gòu)方程,從而為其熱加工工藝的擬定提供理論依據(jù)。

1試驗(yàn)資料及辦法

1原資料挑選試驗(yàn)用原資料為220mm的GH5188合金棒材

試驗(yàn)辦法從GH5188合金棒材切取并加工成尺寸8mm12mm的熱緊縮試樣,在Gleeble-3500熱模仿機(jī)上進(jìn)行高溫緊縮變形試驗(yàn)。為了保證試樣在緊縮進(jìn)程中處于軸向應(yīng)力狀況,在試樣兩端面涂改高溫潤(rùn)滑劑以減小試樣與壓頭間的摩擦力。試樣變形溫度分別為1030,1070,1100和1150,應(yīng)變速率分別為10、1、0.1和0.01s-1,變形量為50%。試樣加熱至變形溫度后保溫5min,熱緊縮進(jìn)程中應(yīng)變速率和變形溫度均保持恒定。應(yīng)力、應(yīng)變和溫度等數(shù)據(jù)由Gleeble-3500熱模仿試驗(yàn)機(jī)主動(dòng)采集。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析圖1是GH5188合金在不同變形溫度和不同變形速率下熱緊縮的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。從中可以看到,GH5188合金在不同試驗(yàn)條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線改變規(guī)則較為相似:在初始變形階段,由于位錯(cuò)大量增殖和堆集,加工硬化占主導(dǎo)地位,流變應(yīng)力隨應(yīng)變的添加急劇增大;隨變形量的不斷添加,由于位錯(cuò)密度不斷增高,晶體內(nèi)部存儲(chǔ)的能量不斷添加,確實(shí)應(yīng)變超越一定值后,合金出現(xiàn)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變量的持續(xù)添加而發(fā)生顯著的改變,出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)流變特征。GH5188合金熱緊縮實(shí)在應(yīng)力-實(shí)在應(yīng)變曲線

另外,下降變形溫度和提高應(yīng)變速率均使試驗(yàn)資料的活動(dòng)應(yīng)力大幅度升高。這是因?yàn)閼?yīng)變速率添加會(huì)使得合金內(nèi)部位錯(cuò)增殖速度添加,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大,動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶引起的軟化作用相對(duì)削弱,加工硬化作用增強(qiáng),因而終究導(dǎo)致流變應(yīng)力增大。當(dāng)應(yīng)變速率一定時(shí),隨變形溫度的升高,合金內(nèi)存儲(chǔ)的能量增大,所需的激活能下降,因而能夠在相對(duì)較低的流變應(yīng)力和應(yīng)變條件下完成動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。這說(shuō)明GH5188合金的活動(dòng)應(yīng)力對(duì)變形條件非常靈敏,因而合金鍛造進(jìn)程中應(yīng)精確合理的控制這兩個(gè)工藝參數(shù)。3GH5188合金本構(gòu)方程

3.1本構(gòu)方程的樹立金屬資料高溫變形進(jìn)程一般選用Arrhenius型本構(gòu)方程來(lái)描繪合金活動(dòng)應(yīng)力與應(yīng)變速率、變形溫度之間的聯(lián)系[4-8]:

(1)式中:為應(yīng)變速率(s-1);為活動(dòng)應(yīng)力(MPa);T為變形溫度(絕對(duì)溫度)(K);Q為變形激活能(Jmol-1);R為普氏氣體常數(shù)(R=8.314)/(molK);、n、A為常數(shù)。

【摘要】?經(jīng)過在Gleeble-3500型熱模仿試驗(yàn)機(jī)上對(duì)GH5188合金進(jìn)行等溫?zé)峋o縮試驗(yàn),在變形溫度為1030~1150℃、應(yīng)變速率為0.01~10s-1的條件下,研究其熱緊縮變形的流變應(yīng)力改變規(guī)則。在應(yīng)力-應(yīng)變結(jié)果的基礎(chǔ)上,選用引進(jìn)應(yīng)變量因素的Arrhenius方程,樹立了描繪GH5188合金高溫變形特性的本構(gòu)方程。結(jié)果表明:變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)GH5188合金流變應(yīng)力影響明顯,隨變形溫度升高和變形速率的下降,相同變形程度下合金的流變應(yīng)力明顯下降,并且在較低的應(yīng)變下合金即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變狀況。GH5188合金流變應(yīng)力核算值和試驗(yàn)值相對(duì)誤差較小,所樹立的本構(gòu)方程具有良好的預(yù)測(cè)才能。