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GH690低層錯(cuò)能新型鎳基耐蝕高溫合金化學(xué)成分力學(xué)性能
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-06-13
?長期以來，人們普遍認(rèn)為孿生變形主要出現(xiàn)在缺乏足夠多獨(dú)立滑移系的金屬或合金中，對于常見的3種晶體結(jié)構(gòu)而言，密排六方結(jié)構(gòu)的鎂、鋅、鎘等常以孿生方式變形，體心立方結(jié)構(gòu)的鋼鐵材料只有在沖擊載荷或低溫下才能觀察到形變孿晶，面心立方結(jié)構(gòu)的金屬或合金一般不發(fā)生孿生。而近期的研究表明，某些低層錯(cuò)能的面心立方結(jié)構(gòu)合金如高錳鋼、不銹鋼、鈷基合金以及沉淀強(qiáng)化型鎳基或鐵基合金等在常溫或高溫變形時(shí)也能夠通過孿生協(xié)調(diào)變形。這就使人們必須重新認(rèn)識(shí)低層錯(cuò)能面心立方結(jié)構(gòu)晶體的變形方式，對于這一問題的深入理解不僅完善了面心立方結(jié)構(gòu)合金變形的理論基礎(chǔ)，而且對分析這些合金的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、韌性和斷裂等具有重要意義。
????GH690合金是一種低層錯(cuò)能的新型鎳基耐蝕合金，該合金作為新一代蒸汽發(fā)生器傳熱管用材，長期服役于核電站一回路高溫高壓環(huán)境中，是一回路壓力邊界的薄弱環(huán)節(jié)。前期研究表明，GH690合金的室溫變形可以通過孿生協(xié)調(diào)進(jìn)行，使合金表現(xiàn)為較高的斷裂韌性。然而迄今為止，GH690合金在拉伸變形過程中形變孿晶對強(qiáng)度和延伸率的作用機(jī)理尚不清楚，而且GH690合金的變形機(jī)制對溫度的依賴關(guān)系還有待深入研究。這些問題的解決將直接關(guān)系到GH690合金的設(shè)計(jì)思路與核電站的安全運(yùn)營。
????研究人員實(shí)驗(yàn)研究了GH690合金在不同溫度拉伸變形時(shí)，拉伸性能隨形變溫度的變化規(guī)律。通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡觀察了變形組織，澄清了變形機(jī)制與形變溫度之間的對應(yīng)關(guān)系。
????采用雙真空冶煉GH690合金，經(jīng)鍛造、軋制成Φ200㎜的棒材，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.018C，0.34Mn，8.19Fe，0.002S，0.005P，0.05Si，29.31Cr，0.23Al，0.20Ti，0.02Cu，0.06Nb，余量Ni。合金經(jīng)1343K固溶處理5min后空冷，然后經(jīng)993K特殊熱處理10h后空冷。參照ASTME08-2004?標(biāo)準(zhǔn)，室溫拉伸試樣的標(biāo)距尺寸為Φ5mm×25mm，其它溫度拉伸試樣的標(biāo)距尺寸為Φ10mm×50mm。拉伸試樣的軸向平行于棒材的軋制方向。在SANS-CMT5105電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸速率為0.2mm/min。試驗(yàn)溫度分別為298（室溫）、453、523?及623K，試
樣被加熱到預(yù)定溫度保溫30min后開始試驗(yàn)，溫度控制精度為±1K。
????拉伸變形后的樣品沿拉伸方向取金相試樣。使用的金相腐蝕液是HCl（10ml）+C2H5OH（20ml）+CuSO4（2.5g）。通過OLYMPUS?GX71金相顯微鏡（OM）觀察合金的金相組織。利用SHIMADZU?SSX505掃描電子顯微鏡（SEM）觀察樣品斷口形貌。不同溫度拉伸變形后的試樣沿拉伸方向取透射樣品，經(jīng)機(jī)械減薄及雙噴電解減薄后在TECNAI?G2透射電子顯微鏡（TEM）上觀察微觀結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)結(jié)果如下：
????（1）GH690合金在298～623K之間拉伸時(shí)，屈服強(qiáng)度變化不明顯，但抗拉強(qiáng)度和延伸率均隨形變溫度的升高而降低。
????（2）GH690合金在298K拉伸時(shí)，生成的形變孿晶促使裂紋擴(kuò)展轉(zhuǎn)向，提高了裂紋擴(kuò)展抗力，形成了顯著起伏的斷口形貌。隨著形變溫度的升高，形變孿晶的數(shù)量逐漸減少直至消失，裂紋擴(kuò)展轉(zhuǎn)向的幾率降低，裂紋擴(kuò)展抗力減小，斷口起伏漸緩。
（3）GH690合金在298K拉伸時(shí)，通過孿生協(xié)調(diào)變形獲得了較高的加工硬化速率，導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和塑性較高。隨著形變溫度的升高，合金的變形機(jī)制由孿生轉(zhuǎn)變?yōu)榛疲飘a(chǎn)生的加工硬化效應(yīng)小于孿生，因此合金的強(qiáng)度和塑性隨之降低。
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