上海雄鋼特種合金有限公司

Inconel751合金是一種以Ni-Cr為基，以y'-Ni。(Al，Ti)為主要強(qiáng)化相的鎳基變形高溫合金是早期發(fā)展的鎳基高溫合金InconelX-750合金的改進(jìn)型。與InconelX-750合金相比，主要差別是Inconel751合金中增加了Al的含量,從而提高了合金的持久強(qiáng)度,可使工作溫度達(dá).870Ct。因外經(jīng)大量使用Inconel751合金作為排氣閥材科、國內(nèi)也開始對Inconel751合金的組織性能和加工工藝開展研究。本論文通過在Gleeble-1500熱模擬機(jī)上米用圓柱體高溫單道次壓縮試驗,對fnconer1P出流變應(yīng)力進(jìn)行研究，分析其高溫變形時流變應(yīng)刀的變化規(guī)律,為生產(chǎn)中制定合理的熱加工工藝提供理論依據(jù)。

2試驗條件及方法

Inconcl751合金采用真空感應(yīng)爐冶煉，經(jīng)鍛造制成16mm~18mm的棒材,再加工成φ8mm人15mm試樣，在Gleeble-1500熱模擬機(jī)上進(jìn)行壓陌試驗，試驗用合金的化學(xué)成分見表1。壓縮過程中，

在圓柱體試樣兩端加放鈕片，以減少摩擦對應(yīng)力狀態(tài)的影響。試驗溫度為:980℃、1030℃、1080℃、1100℃、1130℃、1150℃、1180℃、1200℃、變形速率為:0.005s-1、0.01s-1、0.05s-1、0.1s-1、1.0s-1、10.0s-1、20.0s-1，應(yīng)變量為1.0。熱模擬試驗的升溫速率為10℃/s，保溫時間為5min，變形完成后立即對試樣水淬。

3.1真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線

整理Gleeble-1500高溫壓縮試驗所得數(shù)據(jù)，采用Origin6.0軟件做出相同溫度、不同應(yīng)變速率，相同應(yīng)變速率、不同溫度下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，平滑后得圖1和圖2，其中on為真應(yīng)力，單位為MPa、c為真應(yīng)變。

3.1.1變形溫度的影響

Inconel751合金在不同變形溫度、同一應(yīng)變速率下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線〈見圖1)，可以看出，熱壓縮變形過程中發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶，在同一變形條件下，隨著變形的增加產(chǎn)生加工硬化，這是由于隨著變形量增大，位錯不斷增殖，位錯間的交互作用又增大了位錯運動的阻力，從而呈現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。超過某一形變量后，變形儲存能成為再結(jié)晶的驅(qū)動力，再結(jié)晶可以消除或改變原來的變形織構(gòu)，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶軟化，當(dāng)軟化速率與硬化速率平衡時，流變應(yīng)力達(dá)到最大值;隨后隨著動態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行，軟化速率大于硬化速率，應(yīng)力逐漸下降;當(dāng)發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶后，其晶粒組織和流變應(yīng)力不隨變形量變化，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)變形階段。當(dāng)應(yīng)變速率相同時，變形溫度越高，合金的流變應(yīng)力越低，這是由于隨著溫度升高，滑移系的臨界切應(yīng)力下降，合金的變形抗力降低。

3.1真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線

整理Gleeble-1500高溫壓縮試驗所得數(shù)據(jù)，采用Origin6.0軟件做出相同溫度、不同應(yīng)變速率，相同應(yīng)變速率、不同溫度下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，平滑后得圖1和圖2，其中on為真應(yīng)力，單位為MPa、c為真應(yīng)變。

3.1.1變形溫度的影響

Inconel751合金在不同變形溫度、同一應(yīng)變速率下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線〈見圖1)，可以看出，熱壓縮變形過程中發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶，在同--變形條件下，隨著變形的增加產(chǎn)生加工硬化，這是由于隨著變形量增大，位錯不斷增殖，位錯間的交互作用又增大了位錯運動的阻力，從而呈現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。超過某一形變量后，變形儲存能成為再結(jié)晶的驅(qū)動力，再結(jié)晶可以消除或改變原來的變形織構(gòu)，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶軟化，當(dāng)軟化速率與硬化速率平衡時，流變應(yīng)力達(dá)到最大值;隨后隨著動態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行，軟化速率大于硬化速率，應(yīng)力逐漸下降;當(dāng)發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶后，其晶粒組織和流變應(yīng)力不隨變形量變化，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)變形階段。當(dāng)應(yīng)變速率相同時，變形溫度越高，合金的流變應(yīng)力越低，這是由于隨著溫度升高，滑移系的臨界切應(yīng)力下降，合金的變形抗力降低。

3.1.2變形速率的影響

在同一溫度下，不同變形速率的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線如圖2所示。

從圖2可以看出，Inconel751合金熱壓縮變形時，同-變形溫度下，應(yīng)變速率越低，相同變形量、所對應(yīng)的真應(yīng)力越小。再結(jié)晶由形核、長大過程組成，形核是個熱激活過程，在低應(yīng)變速率條件下,變形組織有較長的時間形核長大，核心形成的幾率增加，因而再結(jié)晶更容易進(jìn)行，流變應(yīng)力更小。從圖2可以明顯看出，同一變形溫度下，變形速率越低，峰值應(yīng)力所對應(yīng)的應(yīng)變越小，這是由于變形速率較低時，再結(jié)晶形核的時間較長，形核量數(shù)量多，所以再結(jié)晶軟化的作用強(qiáng)于加工硬化的作用。

3.2熱變形流變應(yīng)力方程

熱變形過程中，材料的高溫流變應(yīng)力g主要取決于變形溫度T和應(yīng)變速率à。Zener和Hollomon在1944年提出并試驗o-∈證實了確定鋼在高速拉伸試驗條件下流變應(yīng)力的一種方法，提出Z參數(shù)的概念。其物理意義是溫度補(bǔ)償?shù)淖冃嗡俾室蜃?，依賴于T，而與o無關(guān);Q是熱變形激活能，它反映材料熱變形的難易程度，也是材料在熱變形過程中重要的力學(xué)性能參數(shù)。如果知道函數(shù)關(guān)系Z=f(o)，或者更確切地說，已知與試驗結(jié)果相符的經(jīng)驗公式Z-f(o)，便可以測定與。無關(guān)的熱變形激活能。該方法有自調(diào)節(jié)功能，即材料常數(shù)的近似值已包含在Z=f(a）式中，由該公式確定的Q值又反過來進(jìn)一步精確材料常數(shù)值[1。

研究表明，熱加工參數(shù)Z可由以下兩種形式表示：

Inconel751合金高溫壓縮變形試驗得到不同溫度和變形速率下的峰值應(yīng)力如圖3所示。