超高温气冷堆中间换热器用Haynes 230合金的热拉伸行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Haynes 230合金在应变速率为1 s^-1,温度为1000~1250℃时的热拉伸行为。结果表明:在1050~1225℃时拉伸试样断面收缩率≥61.68%,合金具有较好的塑性,在1200℃时塑性最佳;Haynes 230合金在1000~1225℃时的拉伸试样断口均有不同程度的颈缩,随着温度的增加,断口韧窝数量增多、变深,塑性也随之增加。当温度达到1200℃时,塑性最佳,温度继续增加,韧窝数量开始缓慢减少;温度升到1250℃时,为沿晶韧窝断口,塑性急剧下降。合金在1000及1050℃时均未发生明显的动态再结晶,温度升到1100℃时发生了局部动态再结晶,且动态再结晶百分比随温度的增加而增大,温度达到1175℃时,发生完全动态再结晶,温度继续增加,再结晶晶粒不断长大;当温度达到1250℃时,动态再结晶晶粒异常长大。Haynes 230合金在应变速率为1 s^-1时最佳的热加工温度为1175~1225℃。

Susceptibility to Hot Cracking and Weldment Heat Treatment of Haynes 230 Superalloy

This study investigates the susceptibility of hot cracking and weldment heat treatment of Haynes 230 superalloy. The Varestriant test was conducted to evaluate this susceptibility. Welding was performed by gas tungsten arc welding （GTAW） and plasma arc welding （PAW） with stress relief heat treatment and solid solution heat treatment. A tensile test is then performed to measure the changes in the mechanical properties of the heattreated material. The results indicate that the number of thermal cycles does not affect the susceptibility of Haynes 230 superalloy to hot cracking. However, it does increase the strain. In weldment of heat treatment, stress relief annealing increases the yield strength and tensile strength of the welded parts. The section of the tensile specimens shows fibrous fractures on the welded parts, regardless of whether they are heat-treated.

Haynes 230镍基合金高温拉伸特性分析

针对Haynes230镍基合金进行了室温、650℃、700℃、760℃和800℃下的拉伸试验.结果表明:随着温度的增加,材料的屈服强度明显下降,从室温下的444 MPa下降至800℃下的252 MPa;在650~760℃范围内,温度对屈服应力影响较小,维持在300 MPa左右.该材料在650℃温度下表现出明显的动态应变时效(DSA)效应,但当温度达700℃时,DSA现象减弱.不同温度下屈服后直到断裂前材料的加工硬化率-流变应力呈直线关系,随着温度的增加直线段部分在整个加工硬化的分数逐渐减小,这与高温下线位错的增殖速率降低有关.

固溶工艺对Haynes230合金组织与性能的影响

航天结构材料Haynes230合金组织和性能的改善主要依赖固溶热处理工艺,本文采用金相显微镜、扫描电镜和拉伸、冲击、硬度测试等手段,研究了不同固溶工艺参数对Haynes230合金组织特征和力学性能的影响规律。结果表明:合金的组织性能受固溶温度的影响比固溶时间的影响更为显著。结合综合评分法可得,Haynes230合金在固溶温度1215℃、固溶时间15~60 min并水冷处理后,可获得良好的组织分布和性能匹配,对优化固溶工艺和指导工业实践具有重要意义。

Haynes230镍基合金拉伸DSA效应和循环硬化特性研究

基于Haynes230镍基合金760℃下的拉伸和疲劳实验结果,讨论了拉伸过程中的动态应变时效(DSA)效应以及不同应变幅值下的循环硬化特性,采用ABAQUS有限元软件对拉伸和疲劳特性进行了模拟。实验结果表明,Haynes230镍基合金在760℃拉伸过程中表现出明显的DSA效应,最大应力跌幅为3.8 MPa。在单轴疲劳过程中,材料表现出明显的循环硬化现象。采用ABAQUS有限元软件和基于热激活位错运动的指数流动准则对拉伸过程中的DSA效应进行了模拟。模拟结果与实验结果吻合很好,整个拉伸过程最大应力误差仅为3.9%,最大应力跌幅为9.3 MPa。选择Chaboche混合模型进行了应变范围0.6%和0.8%下的循环硬化模拟计算,模拟得到的前100周次内峰值应力的平均误差分别为4.3%和3.4%。

Haynes230高温合金的静态再结晶动力学

研究了冷轧Haynes230高温合金的静态再结晶行为及其动力学。结果表明:冷轧变形后,合金在1100～1150℃进行退火处理,可获得均匀、细小的等轴晶,再结晶晶粒体积分数与退火时间的关系可用JMAK方程进行描述。计算得到,随着冷轧变形量的增加,再结晶激活能逐渐减小,其范围为402.50～318.35 kJ/mol;随着温度的升高,再结晶完成时间急剧缩短,其范围为74.51～5.43min,温度对再结晶速率具有显著影响;最终获得Haynes230高温合金再结晶动力学曲线,该曲线可为Haynes230高温合金的组织细化提供理论指导。

Haynes230合金凝固过程中的相变及元素偏析

利用差热分析(DTA)研究了Haynes230合金凝固过程的相变,结合光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析了该合金的凝固组织和偏析程度,计算了主要偏析元素的偏析系数。结果表明:Haynes230合金铸态组织主要是由γ固溶体基体,M6C型碳化物和W(Cr)的体心立方相组成,合金的凝固顺序为L→L+γ→L+(γ+M6C)+γ→M6C+W(Cr)+γ,Cr、W、Mo元素的偏析系数分别为2.03、1.96、1.81。

Haynes230合金铸锭的均匀化工艺研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了Haynes230合金铸态和均匀化处理后的显微组织和元素偏析规律,并建立了偏析指数与均匀化处理参数的关系;通过粉末X射线衍射确定了铸态合金碳化物的类型。分析结果表明:铸态Haynes230合金存在着严重的枝晶偏析,在1200℃均匀化处理24h后,合金的组织和成分达到均匀,枝晶偏析得以消除。

固溶处理对热变形Haynes230奥氏体晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热变形Haynes230奥氏体γ基体相晶粒长大的影响。结果表明：在1200-1250℃固溶处理时,合金的晶粒长大明显,晶粒长大动力学指数为0.112-0.361,随着固溶温度的升高,晶粒长大动力学指数降低。当固溶时间为1 h,在1100-1200℃固溶处理时,晶粒长大较慢;在1200-1250℃范围内,晶粒长大较快;在1250-1310℃温度区间,晶粒长大由于碳化物的阻碍作用而变缓。晶粒长大的表观激活能为310.79 kJ/mol。

新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230

Haynes230合金是一种新型镍基高温合金，广泛用于制造航空涡轮发动机燃烧室、地面燃气轮机燃烧室以及化工工业领域的高温耐蚀零部件，而且其应用领域还在进一步扩大。从研究背景、合金设计思路出发，结合实验数据对Haynes230合金的微观组织、力学性能、热稳定性和抗氧化性进行分析介绍，为扩大舍金在工业领域的应用提供了依据。

Haynes230镍基合金的高温拉伸变形行为

针对Haynes230镍基合金进行了不同温度下的拉伸实验,采用电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)技术研究了该材料高温下的拉伸变形行为的微观机理。结果表明:Haynes材料在800℃以内有较高的抵抗塑性变形的能力;650℃温度下,材料表现出了明显的动态应变时效(dynamic strain aging, DSA)现象,700和800℃下的DSA效应相差不多,760℃下的DSA效应最弱。DSA效应的强化作用,使得650℃下合金仍保持较高的强度,且800℃抗拉强度与760℃的相比下降不多。EBSD结果表明,室温下断口附近组织出现了大量的变形孪晶,晶粒取向以<111>为主;650℃下断口附近组织的<111>取向特征更为明显,且晶界发生了弯曲变形,对位错运动的阻力增加;随着温度增加,断口附近在晶间和晶内均出现了动态再结晶晶粒。

Haynes230高温合金研究现状

HayneS230合金是一种Ni-Cr-W系固溶强化与碳化物强化Ni基高温合金,该合金因其良好的综合性能,目前广泛应用于各个工业领域,特别是航空航天、能源和化工行业等。近年来,国内外对HayneS230合金的均匀化、再结晶和热处理等方面进行了大量的研究,本文综述了近年来针对HayneS230合金开展的一些研究成果。

Haynes230合金热变形组织演化规律研究

采用Thermecmastor-Z型热模拟机对Haynes230合金进行变形温度为950～1250℃,应变速率为0.001～10 s-1范围内的高温压缩试验,并利用OM和TEM分析研究了热变形组织演化特征和动态再结晶形核机制。结果表明:动态再结晶晶粒尺寸和体积分数随着变形温度的升高而增大和增多,随着应变速率的升高而变小和减少;晶界弓出是合金动态再结晶的主要形核机制,项链组织在热变形组织演化过程中起着重要作用;动态再结晶稳态晶粒尺寸Dss与Z参数之间符合幂函数关系。