Inconel X-750的材料標準
? Inconel?X-750合金是一種時效硬化沉淀強化合金,主要沉淀相是γ'(Ni3Al,Ni3Ti),在980℃下具有良好的耐熱腐蝕性和抗氧化性,在800℃下具有較高的強度,在540℃下具有較好的耐松弛性,同時具有良好的成形性和焊接性。Inconel?X-750合金由于良好的性能,廣泛應(yīng)用于燃氣輪機、火箭發(fā)動機、飛機結(jié)構(gòu)件、壓力容器和反應(yīng)堆等。
? Inconel?X-750合金含有大量的合金元素。合金在熱加工過程中具有較大的變形抗力和較窄的熱加工溫度范圍,使得合金在熱加工過程中難度相當大。熱加工(熱軋、熱鍛、熱擠壓)廣泛應(yīng)用于Inconel?X-750在半成品和成品的生產(chǎn)過程中,合金的性能主要取決于合金在制造過程中的組織。因此,提高合金的性能對于控制合金的熱加工過程并獲得均勻的組織至關(guān)重要。鎳基高溫合金的力學性能的關(guān)鍵在于沉淀相和晶粒度。由于鎳基高溫合金在加熱和冷卻過程中無同素異構(gòu)體的變化,晶粒不能通過相變細化。因此,組織中的晶粒度只能通過熱加工過程來控制。熱變形行為主要受原晶粒尺寸、第二相形狀和熱加工參數(shù)(變形溫度、變形速率和變形量)的影響。因此,研究Inconel?X-750合金的熱變形特性,優(yōu)化熱變形參數(shù),對提高合金的成形性和性能更為重要。

??實驗Inconel?X-750合金真空感應(yīng)+電渣重熔冶煉的電渣錠,經(jīng)開坯后形成鍛坯,在鍛坯上取樣,試樣尺寸為Φ8mm*15mm,化學成分為(%,質(zhì)量分數(shù)):C?0.05,Si?0.2,Mn?0.65,Cr?15.5,Ti?2.25,F(xiàn)e?6,Al?0.7,Nb?0.95,Ni?余量。
?? 實驗方法在Gleeble-1500熱模擬試驗機上進行高溫熱壓縮實驗。熱模擬實驗中將試樣以10℃·s-1的速度升溫至1200℃,然后保溫5min,使得在熱壓縮之前組織均勻,隨后以10℃·s-1的速度冷卻至變形溫度,記錄每組實驗的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線及數(shù)據(jù),最后對熱壓縮試樣進行水冷處理。熱模擬實驗方案為:變形量為50%,變形溫度為950、1000、1100和1200℃,應(yīng)變速率為0.1、1、5和10s-1。用10%草酸對試樣進行電解腐蝕,采用LeicaFEM-4M光學顯微鏡觀察微觀組織。

? 圖1為Inconel X-750合金在不同應(yīng)變速率下的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖中可以看出,由于應(yīng)變速率和變形溫度的不同,真應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀也不同。當真應(yīng)變較小時,加工硬化的作用較顯著真應(yīng)力變化較快,迅速達到峰值應(yīng)力。峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而減小。當流變應(yīng)力達到峰值應(yīng)力后,流變曲線表現(xiàn)出明顯的流變軟化現(xiàn)象,該現(xiàn)象主要源于動態(tài)回復或者動態(tài)再結(jié)晶網(wǎng)。

? 圖2為不同變形溫度和應(yīng)變速率下的流變軟化程度,不難發(fā)現(xiàn),流變軟化程度隨著應(yīng)變速率的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢,在應(yīng)變速率在1s-10時,流變軟化程度達到最小,當應(yīng)變速率在1s-10時,流變軟化程度隨著應(yīng)變速率的增大而增大,這主要源于絕熱加熱,因為Inconel X-750合金的熱導率較低,當應(yīng)變速率較大時,由于塑性變形產(chǎn)生較多的熱量,在短時間內(nèi)無法釋放,造成合金內(nèi)部局部溫度升高,從而促進局部區(qū)域動態(tài)再結(jié)晶的進行,引起顯微組織的變化。
? ?說明Inconel?X-750合金在溫度為1100和1200℃,應(yīng)變速率為0.1和1s-1時,在熱變形過程中可以達到動態(tài)平衡,在其余變形條件下,合金在熱變形過程中均出現(xiàn)連續(xù)的流變軟化現(xiàn)象。