GH3625合金管材冷變形行為研究.pdf

1、本文通過(guò)熱擠壓成形工藝制備了GH3625合金荒管，研究了GH3625合金熱擠壓荒管的冷變形行為、靜態(tài)再結(jié)晶行為及形變誘導(dǎo)δ相析出行為；并采用短流程制管工藝研制出了GH3625合金無(wú)縫管材。通過(guò)室溫壓縮試驗(yàn)、數(shù)學(xué)模型擬合、光學(xué)顯微鏡和洛氏硬度計(jì)等手段，并建立了 GH3625合金管材冷變形本構(gòu)方程，研究了冷變形及熱處理工藝對(duì)GH3625合金管材組織和性能的影響。研究表明， GH3625合金管材加工硬化規(guī)律基本符合 Hollomon方程，其中

2、冷變形量是影響加工硬化的主要因素。隨著冷變形量的增大，晶粒的變形程度加大，晶粒的變形均勻性逐漸變好，平均晶粒尺寸減小。合金的平均晶粒尺寸隨熱處理溫度的升高呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，在1100~1250℃溫度范圍內(nèi)晶粒長(zhǎng)大激活能為180.46 kJ/mol。硬度隨熱處理溫度的升高而降低，且在晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中合金的硬度值與平均晶粒尺寸相似于 Hall-Patch關(guān)系式。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了冷變形GH3625合金管材中間退火

3、過(guò)程中的組織演變規(guī)律，并建立了中間退火過(guò)程中靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)方程及再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大方程。研究表明，隨著冷變形量的增加，合金組織均勻性逐漸變好，硬度值顯著增加，特別是冷變形量0~50%的階段更為明顯；GH3625合金管材再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)與保溫時(shí)間的關(guān)系可用 JMAK方程進(jìn)行描述。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到 GH3625合金管材的再結(jié)晶激活能隨冷變形量的增加而逐漸減小，其范圍為344.26~287.12 kJ/mol。隨著溫度的升高，再結(jié)晶完成時(shí)間急

4、劇縮短，其范圍為30.57~12.69 min。退火溫度和冷變形量對(duì)再結(jié)晶速率具有明顯的影響。在1120℃退火溫度下，冷變形后晶粒發(fā)生完全再結(jié)晶，隨著冷變形量的增加，完全再結(jié)晶晶粒尺寸減小。最終獲得 GH3625合金管材靜態(tài)再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)曲線，該曲線為制定 GH3625合金管材中間退火處理工藝和晶粒細(xì)化提供理論依據(jù)。GH3625合金管材在1120℃/15 min/AC下進(jìn)行退火處理，組織為均勻細(xì)小的完全再結(jié)晶晶粒，是適宜的中間退火工藝。所

5、建立的晶粒長(zhǎng)大模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合較好。⑵研究了冷變形對(duì)δ相的析出規(guī)律及析出動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明，δ相首先在形變孿晶界、晶界以及變形帶上形核并析出，隨后在晶內(nèi)形核并長(zhǎng)大，并且隨冷變形量的增加，δ相在變形帶上析出量增加；隨冷變形量(ε)的增加，δ相的形貌從針狀向棒狀或顆粒狀轉(zhuǎn)變；隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，δ相的平均尺寸不斷增大，并且長(zhǎng)大規(guī)律符合 LSW理論。當(dāng)時(shí)效溫度為800℃時(shí)，δ相的析出含量與時(shí)效時(shí)間的關(guān)系滿足 Avrami方程，且隨

6、冷變形量的增加，δ相的含量增加，時(shí)間指數(shù) n減小，δ相析出速率α增加，冷變形促進(jìn)δ相的析出。Nb的溶質(zhì)拖曳與δ相的釘扎共同作用抑制晶粒長(zhǎng)大；ε=35%時(shí)，其合金的硬度隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，ε≥50%時(shí)未發(fā)生明顯變化。⑶采用短流程熱擠壓成形及冷軋成型工藝，研制出了規(guī)格為Φ28×5.5mm的GH3625合金無(wú)縫管材，并對(duì) GH3625合金無(wú)縫管材微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，空心管坯在固定擠壓速度50mm/s，預(yù)熱溫度為115