GH690大型管材挤压损伤模拟研究

难变形合金GH690大型管材挤压过程中,坯料金属损伤的分布、大小对于成形管材表层质量有着重要的影响,尤其影响到成形管材的耐酸碱腐蚀速率。因此,基于DEFORM-2D平台,建立了可靠、适用的GH690合金大型管材(准Ф420mm×60mm)挤压过程的损伤预测有限元模型。模拟研究揭示了GH690合金大型管材挤压过程中坯料金属损伤分布规律和挤压比、模角对其影响的规律。该结果将为GH690合金大型管材挤压工艺优化设计与精细化控制提供重要的指导依据。

GH690合金热加工图及管材热挤压实验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.001～10.000 s-1条件下的热变形行为,利用动态材料模型构建了GH690合金热加工图,并基于加工图进行GH690合金管材热挤压实验。结果表明:GH690合金有应力峰和动态再结晶软化的特征,在ε≥0.4时,流动应力趋于稳定状态;在热加工图中变形温度为1100～1150℃、应变速率为1.0～2.5 s-1时功率耗散效率达到0.34～0.39,该区域对应的工艺参数适合于进行GH690合金管材热挤压;在热加工图中变形温度为950～1000℃,应变速率在0.94～10.00 s-1之间的区域为不稳定变形区域,热加工时应该避开这一区域。

GH690合金管材热处理工艺优化

以国外Inconel 690成品管的显微组织为参照对象,对国产GH690合金管材在不同工艺条件下的固溶处理与TT处理工艺进行了研究;采用OM、SEM和TEM等表征手段分析了工艺参数对其晶粒度、晶界碳化物形貌和贫Cr区的影响。结果表明：国产GH690合金管在固溶处理过程中,随着固溶温度的提高,尺寸较大晶粒所占比例逐渐升高,长大激活能为265 kJ/mol。当固溶温度超过1100℃时,保温时间对晶粒尺寸影响显著。国产GH690合金管析出细小半连续晶界碳化物的TT处理工艺参数为680℃/10-20 h,715℃/10-20 h,750℃/5-15 h。经1090-1110℃/5 min固溶处理以及715℃/10 h或15 h的TT处理后,国产GH690合金管晶粒尺寸分布、晶界碳化物形貌特征和贫Cr区演化特征与国外Inconel 690成品管非常相似;而其TiN颗粒数量和尺寸明显少于和小于后者,贫Cr区的最低Cr浓度高于后者。通过对显微组织特征的综合评价,表明国产GH690合金管的显微组织总体优于国外Inconel 690成品管。同时,兼顾实际生产中的成本问题,提出国产GH690合金管热处理工艺优化的建议。