冷變形對GH3535合金的組織和力學(xué)行為的影響
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更新時(shí)間：2016-02-19
GH3535是由中國科學(xué)院金屬所仿制哈氏N合金研制開發(fā)的新型鎳基高溫合金。研究人員對GH3535合金施加不同的變形量，研究不同變形量對合金的組織和力學(xué)行為的影響，并應(yīng)用Ludwigson模型對其真應(yīng)力-真應(yīng)變相應(yīng)曲線進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上分析材料的加工硬化變形機(jī)制。
?作為第四代反應(yīng)堆代表堆型之一的熔鹽堆核能系統(tǒng)，其工作在高溫、強(qiáng)氟鹽腐蝕和中子輻照等多重極端環(huán)境下，要求結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)良的耐高溫腐蝕、抗氧化、抗中子輻照性能和足夠的高溫強(qiáng)度等。由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研制的Hastelloy?N合金是最接近上述服役要求的候選結(jié)構(gòu)材料之一，但是從國外進(jìn)口大量Hastelloy?N合金用于反應(yīng)堆建設(shè)存在困難，非長久之計(jì)，且第四代反應(yīng)堆有更高的溫度要求（＞750℃），并沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明Hastelloy?N合金能夠長期穩(wěn)定地應(yīng)用在該高溫下，所以國內(nèi)對該類高溫合金的研制勢在必行。
GH3535是由中國科學(xué)院金屬所仿制哈氏N合金研制開發(fā)的新型鎳基高溫合金。研究人員對GH3535合金施加不同的變形量，研究不同變形量對合金的組織和力學(xué)行為的影響，并應(yīng)用Ludwigson模型對其真應(yīng)力-真應(yīng)變相應(yīng)曲線進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上分析材料的加工硬化變形機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)用GH3535合金棒材的化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：C0.013，Cr7.08，Mn0.67，Mo16.7，Fe4.2，Si0.45，Co0.009，Cu0.006，P0.005，Ti0.004，S0.001，B≤0.0005，Ni余量。先采用1177℃/40min固溶處理，然后將其加工成標(biāo)距為25mm標(biāo)準(zhǔn)圓棒拉伸試樣。
在Zwick/Roell?Z100型電子材料萬能試驗(yàn)機(jī)上借助標(biāo)準(zhǔn)引伸計(jì)將試樣拉伸至不同的預(yù)變形量（4%、7%、10%、20%、30%、40%），然后卸載，從而制備出不同變形量的拉伸試樣。按照GB/T228.1-2010《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》對具有不同變形量的試樣利用引伸計(jì)重新標(biāo)定標(biāo)距后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，將試樣拉至斷裂，比較其力學(xué)性能。沿其拉伸方向制取金相試樣，觀察合金顯微組織。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）隨著冷變形量的增加，GH3535合金晶粒的變形程度逐漸增大，晶粒沿著拉伸方向逐漸拉長，孿晶數(shù)目增多，且更粗大。
（2）GH3535合金具有顯著的加工硬化特性，冷變形使強(qiáng)度和硬度大幅度提高，塑性降低，其冷變形加工硬化能力介于Hastelloy?C276合金和Hastelloy?C22合金之間。
（3）冷變形量小于30%時(shí)，GH3535合金真應(yīng)力-真應(yīng)變雙對數(shù)曲線呈上凹型，可采用Ludwigson模型回歸分析；大于此變形量時(shí)，GH3535合金真應(yīng)力-真應(yīng)變雙對數(shù)曲線趨向于直線，也可用傳統(tǒng)的Hollomon方程進(jìn)行回歸分析。
（4）采用Ludwigson模型可描述GH3535合金的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，Ludwigson模型參數(shù)能很好地解釋材料的變形行為。隨著冷變形量的增大GH3535合金的加工硬化指數(shù)降低，變形機(jī)制由單滑移和孿生逐漸變成交滑移和孿生。
（5）GH3535合金在冷變形過程中產(chǎn)生的加工硬化主要是位錯強(qiáng)化、孿晶強(qiáng)化共同作用的結(jié)果。當(dāng)變形量小于30%時(shí)加工硬化主要是位錯的長程應(yīng)力場和孿晶引起，當(dāng)變形量大于30%時(shí)加工硬化主要是位錯的短程應(yīng)力場和形變孿晶引起。
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