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無錫國勁合金有限公司
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閱讀：355發(fā)布時(shí)間：2017-8-26
無錫國勁合金有限公司專業(yè)供應(yīng)高溫、高壓、耐蝕合金無縫管、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。
321、鎳基高溫合金GH738具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和良好的抗腐蝕、抗氧化和疲勞性能，工藝塑性良好，組織穩(wěn)定，可應(yīng)用于無錫國勁合金有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件。但實(shí)際服役時(shí)，由于承受高溫、高應(yīng)力，特別是啟動(dòng)、停車等，溫度急劇變化使得各種瞬態(tài)熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力加在一起，造成局部塑性變形區(qū)產(chǎn)生低周疲勞，從而影響構(gòu)件的使用壽命。為了合理設(shè)計(jì)并預(yù)計(jì)其使用壽命，需要對(duì)其低周疲勞行為進(jìn)行了解和掌握。此外，基于損傷容限設(shè)計(jì)疲勞裂紋擴(kuò)展性能也是一項(xiàng)主要指標(biāo)，對(duì)噴射成形GH738合金的疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究十分重要。本文研究了噴射成形GH738合金的高溫低周疲勞行為和疲勞參數(shù)的變化對(duì)低周疲勞的影響，并探討了其作用機(jī)理。并分別對(duì)常溫和高溫條件下GH738合金的疲勞裂紋擴(kuò)展性能進(jìn)行了分析，揭示了高溫條件下頻率、應(yīng)力比和溫度對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響機(jī)理。應(yīng)變控制下拉壓低周疲勞試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在350℃～550℃范圍內(nèi)，溫度升高對(duì)GH738合金低周疲勞性能和循環(huán)軟化硬化行為影響顯著，其循環(huán)硬化逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)軟化，循環(huán)壽命有所降低。本試驗(yàn)所采用的頻率和波形對(duì)GH738合金的疲勞性能影響較小。同時(shí)，推導(dǎo)出550℃和650℃的疲勞壽命方程，550℃和650℃條件下GH738合金的低周疲勞壽命遵循Coffin-Manson關(guān)系，并對(duì)比分析了GH738合金550℃和650℃的疲勞參數(shù)的變化。疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)中，室溫（25℃）GH738合金在較高的應(yīng)力比下疲勞裂紋擴(kuò)展速率較快。高溫條件下GH738合金疲勞裂紋擴(kuò)展性能受頻率、應(yīng)力比和溫度影響，低頻時(shí)裂紋擴(kuò)展速率較快，隨著頻率的增大，裂紋擴(kuò)展減慢；應(yīng)力比對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響與室溫的變化趨勢(shì)一致；在400℃和550℃時(shí)裂紋長度-循環(huán)周次（a-N）曲線發(fā)生局部重疊，650℃時(shí)變化明顯；通過Paris公式進(jìn)行相應(yīng)的線性擬合，獲得了不同參數(shù)下的裂紋擴(kuò)展速率方程。噴射成形GH738合金的低周疲勞室溫和高溫疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)斷口形貌區(qū)別較大，高溫條件下氧化明顯，且疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段有大量疲勞條帶的產(chǎn)生。同時(shí)，存在二次裂紋并發(fā)現(xiàn)疲勞條帶遇到夾雜物時(shí)裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生偏折。GH4169合金作為一種鎳基強(qiáng)化變形高溫合金,因其在-253~650℃溫度范圍內(nèi)具有良好的綜合性能,包括較高的強(qiáng)度、良好的塑性及疲勞性能,而被廣泛應(yīng)用于無錫國勁合金有限公司、航天、能源等重要領(lǐng)域。本文研究了GH4169合金試樣經(jīng)不同變形量冷軋及固溶后的室溫力學(xué)性能變化規(guī)律,分析了δ相對(duì)力學(xué)性能的影響;并研究了不同冷軋變形量GH4169合金在不同時(shí)效制度下δ相含量、形貌及分布情況,zui終建立了基于不同冷變形量的GH4169合金δ相析出動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)不同變形量的GH4169合金冷軋及固溶試樣進(jìn)行了室溫拉伸試驗(yàn),獲得了在冷軋態(tài)和固溶態(tài)下GH4169合金的室溫力學(xué)性能變化規(guī)律,分析了δ相含量、形貌及分布對(duì)合金室溫力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:合金的強(qiáng)度隨著冷軋變形量的增加而增大;經(jīng)過固溶處理后,合金強(qiáng)度進(jìn)一步提高。不同狀態(tài)下合金的延伸率始終呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。此外,隨著冷軋變形量的增加,δ相含量從3.45%增加到8.93%,其形貌由針狀或短棒狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀,分布由晶界擴(kuò)散到整個(gè)晶內(nèi),δ相的析出是合金強(qiáng)度進(jìn)一步提高的主要原因。經(jīng)過對(duì)冷軋變形量為0%、30%、50%的試樣進(jìn)行不同溫度、不同時(shí)效時(shí)間的時(shí)效處理,獲得不同冷變形量下δ相的析出規(guī)律,研究結(jié)果表明:冷軋變形產(chǎn)生的位錯(cuò)促進(jìn)了δ相的析出,并且縮短了其開始析出的時(shí)間;并且其形貌有由針狀向顆粒狀轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。zui后建立了基于不同冷軋變形量的GH4169合金δ相析出動(dòng)力學(xué)模型,研究結(jié)果表明:不同冷軋變形量GH4169合金δ相含量的變化滿足Avrami方程;在同一時(shí)效溫度下,隨著冷軋變形量的增加,δ相的時(shí)間指數(shù)b減小,而析出速率a隨之增加。
GH4169高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、塑性以及良好的疲勞性能及抗熱腐蝕性能等,被廣泛用于無錫國勁合金有限公司工業(yè)等領(lǐng)域的關(guān)鍵部件,是目前用量zui大的高溫合金。然而在高溫合金在生產(chǎn)中,zui終成品的收得率通常只有30%,其余都以料頭、澆道、冒口等形式存在,產(chǎn)生高達(dá)70%的返回料,造成了資源的浪費(fèi)。為了節(jié)約材料,降低成本,本文以添加不同比例返回料的GH4169合金為研究對(duì)象,研究返回料添加比例對(duì)GH4169合金成分偏析、組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的影響。同時(shí)通過熱模擬實(shí)驗(yàn),研究返回料的添加對(duì)GH4169合金高溫流變行為的影響,通過熱模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建含有返回料的GH4169合金的本構(gòu)方程,并建立出合金的熱加工圖,為返回料的循環(huán)再利用提供理論指導(dǎo)。根據(jù)GH4169返回料合金室溫和高溫下的壓縮力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和熱模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過化學(xué)成分、物相分析以及微觀組織分析觀察,主要研究結(jié)果如下:(1)返回料的添加比例對(duì)GH4169合金中主要元素的偏析程度無明顯影響,添加返回料后合金中的氧、氮?dú)怏w元素的含量明顯升高,但與返回料的添加比例并無線性關(guān)系。(2)返回料的添加提高了氧、氮含量,形成的難熔夾雜物加劇了Nb元素的偏析,造成了Laves相的聚集和粗化,一定程度上降低了合金的室溫屈服強(qiáng)度。合金的高溫屈服強(qiáng)度隨返回料的增加比例升高先增加而后略有下降,總體上隨返回料的添加比例增加呈上升趨勢(shì)。(3)修正的雙曲正弦模型可以較好地描述GH4169返回料合金在熱變形過程中流變應(yīng)力與變形參數(shù)間的關(guān)系,求得的含有80%返回料的GH4169合金的熱變形激活能為?KJQmol/24.412,并建立了合金的本構(gòu)方程。(4)建立了GH4169返回料合金的熱加工圖,通過分析,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,給出了合金適合的加工的工藝區(qū)間:應(yīng)變速率為10-3~10-2.5s-1、變形溫度為1080~1150℃。(5)對(duì)熱加工圖上失穩(wěn)區(qū)域的合金微觀組織形貌進(jìn)行了觀察分析,結(jié)合元素分析結(jié)果,認(rèn)為返回料的添加使合金中顯微疏松的數(shù)量增多,導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展源增多,降低了合金的熱激活能,同時(shí)造成高溫變形過程中的流變失穩(wěn)。
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