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浙江厚壁焊管的热变形及组织演变

日期：[2017/3/4]

　厚壁焊管是一种难变形的沉淀强化镍基高温合金，与前苏联的ЭИ929合金成分相近，其合金元素的固溶强化和γ'相的沉淀强化水平很高。在高温下具有良好的抗氧化、抗热腐蚀性能和良好的屈服强度、抗张强度、蠕变强度。它主要应用在具有高温、复杂应力和腐蚀介质环境中，例如制作航空发动机涡轮工作叶片。由于该合金热加工参数范围比较窄，在用作涡轮工作叶片热锻成形时，锻件容易出现组织不稳定和裂纹等缺陷，导致废品率较高。因此，研究该合金在不同热变形条件下的热变形行为，对于获得合格的优质锻件具有重要意义。
　　研究人员通过厚壁焊管的高温压缩实验所得数据分析该合金的流变行为特征，建立一定热变形参数范围内厚壁焊管的本构方程，并研究变形温度和应变速率对合金微观组织的影响。
　　实验所用原材料为厚壁焊管热轧棒材，原始组织主要由晶粒尺寸为10～30μｍ的等轴晶粒组成。棒材加工成Φ8mm×12mm的圆柱体试样，试样两端加工有贮存高温润滑剂的浅槽，在Gleeble-1500试验机上进行等温压缩实验。变形温度为1090、1120、1150、1180℃，应变速率为0.1、1、10、50s-1，最大变形程度约为60%。实验过程中，试验机自动采集和计算行程、载荷、应力和应变数据。变形结束后水冷，然后将试样沿纵向切开，经研磨、抛光，再经CuSO4（20g）+H2SO4（5ml)+HCl（50ml）+H20（100ml）溶液腐蚀后，在金相显微镜下观察合金微观组织。试验结果表明：
　　（1）厚壁焊管在不同条件下变形时，随着应变增加，发生了流变软化现象，流变软化的原因是合金在热变形过程中发生了动态再结晶。随着应变速率减小，流动应力达到峰值时的应变及峰值应力均减小。
　　（2）建立了厚壁焊管高温变形本构方程，方程的计算值与实验值吻合度较好，相对误差均在8%以下，说明该方程准确地描述了合金热变形时的流变行为。
　　（3）变形温度对厚壁焊管微观组织影响显著。随着温度升高，动态再结晶更加充分，晶粒尺寸变大，晶粒组织均匀程度提高；随着应变速率的增加，晶粒尺寸先变小后增大。当应变速率为1s-1时晶粒组织较为细小。

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