無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司專業(yè)供應(yīng)高溫、高壓、耐蝕合金無(wú)縫管、管件產(chǎn)品。公司產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成為核火電廠、石油、化工、汽車等行業(yè)供應(yīng)商。
316H高溫合金的發(fā)展與現(xiàn)代無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司航天技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān),在*的無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)中用量占發(fā)動(dòng)機(jī)總量的40%-60%。也正因高溫合金在國(guó)防工業(yè)中的重要地位,使其成為評(píng)價(jià)各國(guó)金屬材料發(fā)展水平、乃至綜合科技國(guó)力的重要標(biāo)志。GH4169合金在-253～700℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,特別是其650℃以下的屈服強(qiáng)度居變形高溫合金,同時(shí)由于具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能而得到廣泛的應(yīng)用,其產(chǎn)量約占鎳基高溫合金的65%。GH4169合金通常在高溫動(dòng)態(tài)等復(fù)雜環(huán)境下服役,而該合金現(xiàn)有的力學(xué)性能數(shù)據(jù)及變形行為參數(shù)多是在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)條件下獲得。材料動(dòng)態(tài)力學(xué)相關(guān)研究表明,當(dāng)應(yīng)變速率超過(guò)10-1s-1后,材料的力學(xué)性能及變形行為將發(fā)生顯著的改變。因此有必要研究應(yīng)變速率對(duì)GH4169合金變形行為的影響,因?yàn)檫@對(duì)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)高溫合金的服役綜合性能更具有現(xiàn)實(shí)意義。本文分別研究了應(yīng)變速率對(duì)固溶態(tài)和時(shí)效態(tài)GH4169合金拉伸變形行為的影響。通過(guò)固溶處理獲得20μm、40μm、70μm和100μ.m四組固溶態(tài)GH4169合金拉伸試樣,研究其在應(yīng)變速率為10-3s-1、10-1s-1、101s-1和103s-1時(shí)的拉伸變形行為；通過(guò)時(shí)效處理0h、100h、 200h、500h、1000h獲得四組時(shí)效態(tài)GH4169合金拉伸試樣,研究其在應(yīng)變速率為10-3s-1、 10-2s-0、10-1s-1、101s-0、102s-1和103s"1時(shí)的拉伸變形行為。研究結(jié)果表明,固溶態(tài)GH4169合金在應(yīng)變速率10-3s-1～103s-1范圍內(nèi)拉伸屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均隨應(yīng)變速率增大而升高,這是由于隨應(yīng)變速率增大,合金中可以開(kāi)動(dòng)的滑移系增多,位錯(cuò)纏積嚴(yán)重導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)受阻來(lái)不及釋放,流變應(yīng)力增大。隨應(yīng)變速率增大,斷裂延伸率在應(yīng)變速率為10-1s-1出現(xiàn)極小值,隨后增幅明顯,這是由于準(zhǔn)靜態(tài)下塑性變形的方式主要是位錯(cuò)滑移,而動(dòng)態(tài)下除位錯(cuò)滑移外還存在大量形變孿生。分析不同應(yīng)變速率下固溶態(tài)GH4169合金Hall-Petch關(guān)系式擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨應(yīng)變速率增大,反映位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的晶格摩擦力σ0呈現(xiàn)加速增大的趨勢(shì),這應(yīng)該是由于P-N力隨應(yīng)變速率增大而顯著增加；表征晶界對(duì)強(qiáng)化貢獻(xiàn)大小的釘扎系數(shù)K值隨應(yīng)變速率增大而呈增大的趨勢(shì),這應(yīng)該是由于使位錯(cuò)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的臨界切應(yīng)力隨應(yīng)變速率增大而增加。時(shí)效態(tài)GH4169合金在應(yīng)變速率10-3s-1～103s-1范圍內(nèi)拉伸屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均隨應(yīng)變速率增大而升高,這是由于隨應(yīng)變速率增大,合金中可以開(kāi)動(dòng)的滑移系增多,位錯(cuò)纏積嚴(yán)重導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)受阻來(lái)不及釋放,流變應(yīng)力增大；斷裂延伸率則呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì),這是因?yàn)殡S著應(yīng)變速率增大,有較大尺寸析出相的晶界結(jié)合不強(qiáng)的弱點(diǎn)逐漸顯現(xiàn),導(dǎo)致晶界協(xié)調(diào)變形的能力變差,出現(xiàn)微裂紋的概率增大,沿晶斷裂傾向明顯,塑性降低。當(dāng)應(yīng)變速率較低時(shí),隨著析出相平均尺寸的增加,運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)通過(guò)析出相時(shí)由切過(guò)機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)槔@過(guò)機(jī)制；當(dāng)應(yīng)變速率較高時(shí),時(shí)效態(tài)GH4169合金的變形行為發(fā)生明顯變化,運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)均以切過(guò)方式通過(guò)強(qiáng)化相。隨著應(yīng)變速率增大,時(shí)效態(tài)GH4169合金斷口分形維數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì),即表明斷口起伏程度提高,主裂紋路徑更為復(fù)雜。這是因?yàn)樵诟邞?yīng)變速率下,材料在拉伸變形過(guò)程中整體變形速度更快,相對(duì)薄弱區(qū)域就很難跟上整體變形的速度,導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)在多處形成較多的次生裂紋,這些次生裂紋相連構(gòu)成主裂紋導(dǎo)致zui終斷裂,在此過(guò)程中次生裂紋對(duì)主裂紋的無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司影響更為明顯,導(dǎo)致主裂紋路徑復(fù)雜化。
Mo-Cu合金是一種新型的高溫合金材料,由互不相溶的Mo和Cu組成,具有高熔點(diǎn)、高硬度、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、低的熱膨脹系數(shù)等特性,在電子、冶金、無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司航天、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。但鉬及鉬合金的高溫抗氧化能力差,易產(chǎn)生低溫脆性,限制了其作為高溫結(jié)構(gòu)材料更加廣泛地應(yīng)用。本課題采用Ni-Cr-Si-B釬料以及Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料,真空度控制在1×10-5Torr,釬焊溫度為1100～1150℃,保溫時(shí)間為20min,實(shí)現(xiàn)了Mo-Cu合金與GH4169高溫合金的真空釬焊連接。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計(jì)和微控電子試驗(yàn)機(jī)對(duì)Mo-Cu/GH4169真空釬焊接頭的微觀組織、顯微硬度、剪切強(qiáng)度和斷裂特征進(jìn)行了研究,為Mo-Cu合金與GH4169高溫合金的釬焊連接提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù),這對(duì)于擴(kuò)大Mo-Cu合金的應(yīng)用具有重要意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ni-Cr-Si-B釬料以及Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料均能實(shí)現(xiàn)Mo-Cu合金與GH4169高溫合金的真空釬焊連接,釬料對(duì)兩側(cè)母材具有良好的潤(rùn)濕性,界面結(jié)合致密,釬焊接頭中無(wú)裂紋、孔洞等缺陷。根據(jù)Mo-Cu/GH4169釬焊接頭的組織形貌特征以及擴(kuò)散-凝固特點(diǎn),將釬焊接頭劃分為三個(gè)特征區(qū)域：等溫凝固區(qū)(ISZ)、非等溫凝固區(qū)(ASZ)、擴(kuò)散影響區(qū)(DAZ)。采用Ni-Cr-Si-B釬料釬焊Mo-Cu合金與GH4169高溫合金時(shí),Si、B等元素從釬料向母材的擴(kuò)散影響了釬焊接頭的微觀結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)釬焊溫度為1100～1120℃時(shí),釬縫區(qū)主要由γ-Ni固溶體、Ni3Si顆粒、Ni3B及CrB相等組成,Ni3Si顆粒均勻分布在γ-Ni固溶體基體上；隨著釬焊溫度升高至1150℃,釬縫區(qū)*由γ-Ni固溶體組成。Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料釬焊接頭中的共晶組織消失,釬縫區(qū)主要由γ-Ni固溶體、Ni3Si和少量的Ni3B相組成。采用Ni-Cr-Si-B釬料進(jìn)行釬焊連接時(shí),釬縫區(qū)的形成過(guò)程可分為等溫凝固和非等溫凝固階段,B元素的擴(kuò)散是影響液相釬料凝固結(jié)晶的關(guān)鍵因素。在等溫凝固過(guò)程生成γ-Ni固溶體；非等溫凝固階段則主要為富Si鎳基固溶體、硼化物、硅化物等的形成過(guò)程。具體可歸納為：1)剩余液相凝固形成γ-Ni(Si)固溶體,剩余液相L1富B；2)Ni-B二元共晶反應(yīng)：L1→γ-Ni+N3B,剩余液相L2富Cr；3)Ni-Cr-B三元共晶反應(yīng)：L2→γ-Ni+Ni3B+CrB,剩余液相L3富Si;4)Ni-Si-B三元共晶反應(yīng)：L3→γ-Ni+Ni3B+Ni6Si2B.由顯微硬度分布曲線可知,釬焊接頭的顯微硬度要明顯高于兩側(cè)母材,在Mo-Cu合金側(cè)的DAZ出現(xiàn)顯微硬度的zui大值。采用Ni-Cr-Si-B釬料,當(dāng)釬焊溫度為1120℃時(shí),釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為223MPa；剪切斷裂起始于Mo-Cu合金一側(cè)的連接界面,剪切斷口表現(xiàn)為明顯的脆性穿晶斷裂特征,存在少量的撕裂棱,斷口中出現(xiàn)二次裂紋。當(dāng)釬焊溫度升高至1150℃,接頭的剪切強(qiáng)度可達(dá)256MPa；剪切斷口仍然以脆性斷裂為主,但在局部出現(xiàn)塑性斷裂特征,存在河流狀的剪切斷裂形貌。
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