GH4738高温合金高通量双锥试样设计及晶粒组织演变

在高温合金领域,双锥试样被广泛用于高通量研究热加工工艺与组织关系。针对GH4738高温合金,本文通过有限元分析,设计了一种在压缩过程中具有较小等效应变速率波动的双锥试样,并研究了其对晶粒尺寸的影响及其温度依赖性,进而研究了在变形温度为1000~1160℃、应变速率为2 s^(-1)和14 s^(-1)、工程应变为30%、50%、70%的条件下合金的晶粒演变。结果表明:等效应变速率的波动会影响变形后合金的晶粒尺寸,并且具有变形温度依赖性。所设计的双锥试样有利于精确研究等效应变与晶粒组织关系。热压缩实验表明,合金的软化以非连续动态再结晶为主,热加工窗口为变形温度1030~1080℃、应变速率14 s^(-1)、工程应变50%~70%。

铸态300M钢双锥试样热压缩行为

采用数值模拟和热压缩实验,研究了铸态300M钢双锥试样在加热温度为1000、1100℃条件下的动态再结晶行为,通过Deform-3D软件构建了其动态再结晶的微观组织模型,利用EBSD技术对双锥试样等效应变为0.4、0.8、1.8、2.0的位置进行了微观组织分析,探究了其热压缩后的动态再结晶演变规律。模拟结果与实验结果进行对比后发现:热压缩实验的动态再结晶演变结果与数值模拟的结果相吻合,双锥试样等效应变与应变速率的分布规律相同,均沿中心线呈对称分布,最高温度和最大变形量位于中心位置,此处的等效应变峰值为1.78,动态再结晶体积分数随着应变的增大而增大,应变和动态再结晶体积分数之间的关系呈“S”形。

GH738合金双锥试样热压缩行为

利用双锥试样热压缩实验研究了GH738合金的动态再结晶行为,通过有限元软件计算得到样品纵剖面应变和温度的定量分布规律,进而构建合金动态再结晶的动力学曲线,并分析了热压缩温度对再结晶动力学的影响规律。结果表明:将双锥试样压缩至高12 mm时,其纵剖面中心线位置的真应变量呈对称分布且连续变化,边缘最低应变量为0.47,心部应变量峰值为2.61,该区域温度基本保持稳定;动态再结晶比例随真应变呈"S"形曲线变化,随着预热温度的降低,再结晶形核所需应变量增大,晶粒尺寸减小,但完成再结晶所需应变量无明显变化。

连续应变分布Maraging250钢的动态再结晶行为

通过设计高通量双锥试样,在单个热压缩试样的不同区域产生梯度应变,研究了1020~1150℃变形温度下Maraging250钢的动态再结晶(DRX)行为。采用有限元数值模拟、光学显微镜和电子背散射衍射技术,定量分析了各双锥变形试样垂直截面中心线附近的显微组织,确定了DRX的含量,建立了不同变形温度下Maraging250钢的动力学曲线。结果表明:将双锥试样热压缩后,等效应变沿垂直截面中心线呈连续对称分布,应变从边缘到心部逐渐增大至1.7,内部变形温度基本稳定在972~985℃。在热压缩过程中,Maraging250钢发生了连续应变DRX,其动力学曲线表现为典型的“S”形特征,DRX体积分数在变形中期增长速率最高,在变形初期及末期增速缓慢。随着变形温度的升高,DRX形核过程所需的应变有所降低,DRX体积分数最大增长率明显升高,但各变形温度下完全DRX所需的应变量变化较小。

GH4706合金的动态再结晶与晶粒控制

采用双锥压缩实验结合有限元数值模拟,研究了变形温度、变形量对GH4706合金动态再结晶(DRX)与η相的影响,分析了发生DRX的临界条件,探讨了利用η相细化晶粒的方法。结果表明:GH4706合金DRX机制为应变诱发的不连续原始晶界弓出;临界DRX温度(TDRX)为975℃,而临界变形量(εDRX)则取决于变形温度与变形生热。由于η相的溶解温度近于TDRX,当合金在略低于TDRX温度变形时,有部分η相残留,具有阻碍亚晶界或晶界迁移的效果。由此,对GH4706合金在变形温度低于TDRX条件下进行大变形,可利用η相与再结晶的交互作用,细化合金晶粒。