δ相时效态GH4169合金Zerilli-Armstrong本构模型及其参数反求方法

在Gleeble-1500D型热模拟试验机上进行了δ相时效态GH4169合金的高温压缩试验。试验温度为950~1040℃、应变速率为0.005~1 s^(-1)。为了能建立准确描述该合金流动行为的本构模型,考虑应变对Zerilli-Armstrong本构模型材料参数的影响,提出并采用了一种基于多岛遗传算法的参数反求方法建立了该材料考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型。借助相关系数、平均绝对相对误差等标准统计参数定量评估了该本构模型预测的准确性。结果表明:考虑应变补偿的Zerilli-Armstrong本构模型具有较高的预测准确性,其相关系数和平均绝对相对误差分别为0.996和3.189%。

晶界工程调控Inconel 718合金晶界处δ相的析出

目的针对镍基Inconel 718合金在高温服役时强化相转化为晶界δ脆性相从而降低服役性能的问题,通过热机械处理工艺调整晶界脆性相的析出和分布,以提升合金在高温环境下的耐用性和服役性能。方法通过晶界工程(GBE)技术提高样品中低Σ重位点阵(CSL)晶界的比例,调整晶界处δ相的分布规律。利用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析样品的显微组织演化规律。结果GBE处理使样品中低ΣCSL晶界比例较固溶态的54.34%提高至81.43%,显著优化了晶界特征分布。通过SEM分析了δ相在不同类型晶界处的分布特征:较小的δ相沿平行于Σ3c晶界两侧分布、沿垂直于Σ3i晶界两侧分布,沿Σ9晶界一侧呈针状分布;较大的δ相沿Σ27晶界一侧呈短棒状或层片状分布,在随机晶界处杂乱分布。GBE处理后合金的塑性显著提升,其延伸率从固溶态的21.1%提升至GBE态的26.6%。结论通过晶界工程技术提升了镍基合金中低ΣCSL晶界的比例,调整了晶界处δ相的析出规律,优化了Inconel 718合金的微观结构,从而有望提高其在高温环境下的服役性能。

δ相对GH4169合金热变形行为的影响

对GH4169合金进行四种不同工艺的热处理以得到不同的δ相析出状态,采用Gleeble-1500试验机在980℃下测试合金热变形特性。结果表明,GH4169合金经不同热处理后可获得不同初始状态的δ相含量及分布状态,合金中δ相的增加将降低合金变形抗力;δ相的存在促进变形合金再结晶形核和长大;晶界δ相的存在有利于热变形过程中的再结晶,而晶内δ相则阻碍形核过程;预先析出的δ相在变形过程中发生溶解。

Inconel718合金中δ相的溶解行为

用金相显微镜及X线衍射技术研究了Inconel718合金中δ相在不同温度下的溶解行为。结果发现:在980℃、1000℃、1020℃保温过程中,合金中δ相的含量逐渐降低,且形状由长针状变为短棒状或颗粒状;1020℃保温2h后δ相可完全溶入基体;980℃、1000℃保温时,δ相的平衡含量分别约为3%及0.6%;保温开始阶段,δ相的溶解速度较快并近似为常数。随着保温时间的延长,溶解速度逐渐降低,980℃保温30min及1000℃保温2h后,δ相的溶解速度趋于零。

GH4169合金δ相的溶解行为及对变形机制的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)研究GH4169合金中δ相在高温变形条件下的演变规律,分析δ相的溶解过程及其动力学机制,探讨δ相对GH4169合金高温变形动态再结晶机制的影响。结果表明:随变形温度的升高或应变速率的降低δ相含量减少,动态再结晶晶粒尺雨和体积含量增大,δ相主要以弯曲、扭折和切断等方式来协调塑性变形,并在界面能降低的驱动力下由针状逐渐转变为短针状乃至球状;在高温变形条件下,δ相的溶解时间大大缩短,位错、空位和曲率对δ相的溶解起到重要作用,这主要与其对溶质原子扩散行为的影响有关,变形过程中产生的大量高密度位借及空位为溶质原子提供了众多高速率扩散通道,促进了δ相的溶解;δ相的存在改变了GH4169合金的动态再结晶机制,其动态再结晶机制主要有δ相诱发动态再结晶形核和非连续动态再结晶形核。

Inconel 718合金中δ相溶解动力学及对缺口敏感性的影响

通过X -射线衍射及高温持久试验研究Inconel 718中δ相在不同温度下溶解的动力学过程 ,以及δ相含量对缺口敏感性的影响。结果表明 ,在 980 ,10 0 0和 10 2 0℃保温过程中 ,δ相含量逐渐降低。 10 2 0℃保温 2h后δ相可完全溶入基体 ,980℃保温 30min、10 0 0℃保温 2h后δ相趋于平衡含量 3%和 0 6%。保温开始阶段 ,δ相的溶解速度较快且近似为常数 ,随着时间延长 ,溶解速度降低。δ相含量在 0 62 %～ 2 98% ,合金无缺口敏感性 ,含量低于 0 43%时导致缺口敏感。 10 0

Delta工艺中Inconel 718合金中δ相的演变机制

针对Inconel 718合金的Delta工艺,采用金相显微镜、扫描电镜和定量X射线衍射技术研究了变形温度为950℃、应变速率为0.005 s^(-1)的等温压缩变形中δ相的演变机制.结果表明:在变形前的加热和保温阶段,时效处理过程中晶内析出的颗粒/短棒状δ相全部溶解消失,δ相含量由8.14%降低为7.05%;在变形过程中δ相发生了溶解,含量由7.05%进一步降低为5.14%;由于变形断裂和溶解断裂的综合作用,片层/长针状δ相发生球化,由片层/长针状δ相转变为颗粒/短棒状δ相;在变形量最大的芯部,片层/长针状δ相全部消失,颗粒/短棒状δ相分布于晶内与晶界.

冷轧变形对Inconel 718合金δ相析出动力学的影响

采用X射线衍射测定了冷轧Inconel718合金在不同加热条件下的δ相含量，研究了冷轧变形对δ相析出动力学的影响．结果表明，δ相析出的质量分数与时间的关系符合Avrami方程，在加热温度为960℃时，冷轧变形量对时间指数（n）和δ相析出速率（α）的影响不大；低于910℃，随冷轧变形量的增加和加热温度的提高，n值减小而α值增加．δ相的析出速率与加热温度的关系符合Arrhenius方程，随冷轧变形量增加，δ相析出激活能降低，冷轧变形促进γ＂→δ转变，给出了冷轧Inconel718合金δ相等温析出动力学曲线（PTT），随冷轧变形量增加，C曲线向左移动．

Inconel 718合金δ相含量的测定及δ相析出

采用X射线衍射技术测定了Inconel 718合金s相含量,研究了冷轧变形对δ相形貌、分布及数量的影响。结果表明,在ε=25%变形条件下,δ相首先在初始孪晶界及晶界上析出,随后在再结晶晶界上及晶内析出;在ε≥40%变形条件下,δ相首先在初始孪晶界、晶界及变形带上析出,并且随冷轧变形量增加,在变形带上的析出量增加。在910℃保温4 h条件下,随冷轧变形量增加,δ相析出形貌由针状逐渐变为颗粒状。冷轧变形促进了δ相析出。

磷对IN718合金δ相的影响

研究了磷对IN718合金δ相的影响，结果表明，磷改善热处理态组织中δ相的形态和分布，显著抑制时效过程中δ相的生长．

GH4169合金加热过程中δ相形态和晶粒尺寸的演化规律

进行GH4169合金加热试验，研究了加热过程中合金的δ相形态和平均晶粒尺寸随温度的变化，建立了考虑δ相形态影响的晶粒长大模型。结果表明，GH4169合金δ相的完全固溶温度在1030-1040℃；在试验温度范围内，随温度的升高，8相从针状或短棒状向颗粒状转化；当温度≤1000℃时，晶粒不长大，其平均晶粒尺寸与初始状态相当；当温度〉1000℃时。平均晶粒尺寸随温度升高而迅速增大。

In718合金奥氏体点阵常数、δ相含量和固溶元素含量的关系

采用Ｘ射线衍射技术测定了冷轧Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８合金在９１０℃加热条件下奥氏体点阵常数和δ相含量，给出了奥氏体点阵常数与δ相含量、奥氏体点阵常数与固溶合金元素含量和固溶元素含量与δ相含量关系式。

通过控制δ相以优化IN718合金锻件的组织和性能

在试验研究工作的基础上,提出了通过控制δ相获得细晶组织的IN718合金锻件的锤上锻造工艺(以下简称细晶锻造工艺)。通过光学金相检验,室温和65 0℃拉伸试验,65 0℃光滑和缺口持久试验研究了细晶锻造工艺对IN718合金锻件的组组和性能的影响。试验结果表明,所提出的工艺可获得晶粒尺寸11μm (ASTM 10级)以下,且晶粒组织均匀的IN718合金锻件。锻件的力学性能指标能达到,甚至超过DA锻造工艺生产的IN718合金锻件的水平。上述结果是由于,所提出的锻造工艺要求在终锻工序之前,坯料在90 0℃保温4h ,即进行所谓中间热处理,以使δ相适当析出,形成魏氏体组织。这种组织,一方面,保证终锻后锻件的晶粒细小而均匀,从而达到要求的强度指标;另一方面,使δ相在终锻后直接时效过程中在晶界上呈不连续的颗粒或短棒状分布,从而使锻件的持久性能满足技术条件的要求。

δ相对Inconel 718合金组织与疲劳性能影响的研究进展

Inconel 718合金中δ相数量与形貌的控制是保证产品性能的关键因素。介绍了近年来Inconel 718合金中δ相对其组织与疲劳性能影响的研究进展。综述了合金中δ相的形成与析出、溶解规律,δ相与热变形参数间的对应关系及δ相对疲劳性能的影响。

Al含量对Inconel 718合金中δ相组织演变的影响

采用扫描电子显微镜和Thermo-Calc热力学计算等方法,研究3种不同Al含量的Inconel 718合金在标准热处理和不同保温时间下δ相的形貌特征、溶解行为及3种合金中δ相含量的变化。结果表明:Al含量低的合金中δ相溶解特征主要表现为沿针状δ相的长度方向断开,在短时间内溶解为短棒状及颗粒状;Al含量高的合金中δ相溶解优先从晶内开始,其晶界上的δ相溶解缓慢,对抑制晶界迁移,控制奥氏体晶粒长大有重要作用;Inconel 718合金中δ相含量随溶解温度的提高而降低,Al含量提高使合金中δ相的溶解速度减慢,溶解温度提高。

DP处理Inconel 718合金δ相静态溶解行为

对经δ相时效处理(DP)后的Inconel 718合金中δ相的静态溶解行为进行了研究,分析了不同热处理温度和保温时间下δ相含量、晶粒尺寸和硬度变化,发现了δ相在静态溶解过程中的组织和性能演变规律。结果表明:静态溶解过程中针状δ相形貌特征变化可分为两个阶段,初期主要为长针状δ相溶解成为短针状乃至球状,后期主要是短针状δ相溶解成球状及部分球状δ相;随着保温时间的延长,δ相的溶解量与保温时间的关系由溶解初期的线性关系变为溶解后期的近似抛物线关系,溶解速度逐渐降低;在950、980和1000℃时,δ相的溶解量在保温一段时间后达到稳定值,而在温度为1020℃和1060℃时,δ相可持续溶解,最终完全溶解;溶解初期δ相体积分数的迅速降低是界面反应起主要作用,溶解后期主要是受扩散过程控制;δ相溶解初期,硬度值下降较快,后期趋于稳定;随着保温时间的延长,热处理温度的提高,硬度值不断降低。

GH4169合金δ相的析出动力学研究

采用X射线衍射技术测定了GH4169合金中δ相在900℃、930℃时的析出动力学,并采用光学显微镜进行组织观察,结果表明:δ相的形核位置和形核方式与时效温度有关.当时效温度在900℃时,δ相主要在晶界和孪晶界上形核析出,而晶内颗粒状δ相由时效初期析出的亚稳态γ″相转变形成;当时效温度为930℃时,δ相不仅可以在晶界和孪晶界形核析出,还可以从基体γ莫直接形核析出,并且随着时效时间的延长,δ相逐渐向晶内生长,最终形成魏氏体δ相.当时效温度一定时,δ相的析出含量与时效时间满足Avram i方程.

GH4169合金δ相析出与溶解行为研究

研究了1050 ℃ 1 h固溶处理的GH4169合金在800~980 ℃时效处理过程中δ相的析出行为以及900℃ 20 h预析出处理后的合金在980~1040℃固溶处理时的δ相溶解规律。研究表明,δ相的析出峰温度约为900℃,δ相优先在晶界或孪晶界析出,δ相由颗粒状长大成短棒状乃至长针状,晶内δ相由γ"相转化而来。δ相长大方式与温度存在关系。δ相在不低于980 ℃的固溶处理过程中优先从δ相的交界处溶解断开,并由长针状转变为短棒状和颗粒状。晶界长针状δ相会更快的溶解,形成短棒状或颗粒状。≥1020 ℃固溶处理可使得δ相完全溶解。

Mg及δ相对GH169高温合金力学性能的影响

研究了微量元素Mg及δ相对GH169(INCONEL718)高温合金力学性能的影响结果表明,Mg含量从30ppm提高到70ppm,合金可以在保持高强度下进一步改善塑性,特别可提高在使用条件下的一些重要力学性能;δ相的数量、形态及分布明显影响合金的缺口周期持久寿命相应的组织观察表明,Mg在一定程度上也影响δ相的?些特性,因此通过控制Mg含量可控制δ相的数量,形态及分布特征。

变形参数对Delta工艺Inconel 718合金中δ相的影响研究

针对Inconel 718合金的Delta工艺,通过热压缩实验和扫描电镜及定量金相分析面积法研究了总变形量为70%时,变形温度、变形速率和变形量分配对δ相形貌、分布和数量的影响。实验结果表明,70%变形量下,所有工艺均使δ相得到了不同程度的球化。较高的变形温度和应变速率更有利于δ相的球化和尺寸的一致,终变形温度下大变形量不利于δ相的球化和尺寸的一致;δ相的分布受应变速率的影响较大,在1020～950℃和20%～50%变形量分配下,应变速率1 s-1时形成了严重的混晶组织,使得δ相分布极不均匀;δ相的数量随温度的降低和应变速率的减小而呈增多趋势。