定向凝固U720Li合金的塑性變形行為研究.pdf

1、U720Li合金是一種具有優(yōu)異高溫性能的高合金化新型鎳基高溫合金，γ'強(qiáng)化相含量高達(dá)42％，居變形高溫合金之首。高合金化顯著提高了U720Li合金的高溫強(qiáng)度，但亦降低了合金的熔點(diǎn)，同時(shí)合金中γ'相數(shù)量的增加使其全溶溫度及合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度上升，這兩個(gè)因素綜合導(dǎo)致了U720Li合金熱加工溫度范圍縮小，熱變形抗力急劇增大，熱加工塑性降低。合金構(gòu)件熱加工困難成為制約U720Li合金廣泛應(yīng)用的瓶頸。
　　合金定向凝固后具有宏觀(guān)彈性各向異性

2、，定向凝固方向（即<001>方向）的彈性模量E值最低，和定向凝固方向呈45°方向的E值最高，切變模量亦有相同的變化規(guī)律。本文針對(duì)定向凝固合金的各向異性展開(kāi)了研究，探討定向凝固U720Li合金不同方向的熱壓縮變形行為和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶規(guī)律，以期為擴(kuò)大U720Li合金熱加工溫度范圍尋求新思路和方法，并為該合金的進(jìn)一步應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
　　本研究采用熱力模擬試驗(yàn)機(jī)模擬鑄態(tài)U720Li合金的熱壓縮變形性能。首先研究了定向凝固U720Li合金具

3、有最優(yōu)異變形性能的方向。結(jié)果表明:垂直于定向凝固方向，合金具有較低的變形抗力，變形后樣品表面質(zhì)量好，心部組織未出現(xiàn)裂紋，綜合性能良好。
　　其次，研究了該方向下定向凝固U720Li合金的熱變形行為和再結(jié)品規(guī)律。變形溫度分別為1025℃、1050℃、1075℃、1100℃、1125℃、1150℃，應(yīng)變速率分別為0.005s-1，0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1，變形量為30％。根據(jù)真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線(xiàn)和微觀(guān)組織，研究了鑄態(tài)

4、U720Li合金在熱變形過(guò)程中，應(yīng)變速率和變形溫度等參數(shù)對(duì)變形抗力及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):(1)鑄態(tài)U720Li合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界溫度約為1075℃;(2)減小應(yīng)變速率（大于0.005 s-1）或者升高變形溫度，均會(huì)使定向凝固U720Li合金變形性能改善，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的程度增加、組織均勻、無(wú)裂紋，而普通凝固合金內(nèi)部有明顯的變形不均勻性和沿晶界裂紋;(3)計(jì)算得出該試驗(yàn)條件下定向凝固U720Li合金熱變形激活能Q馓=766

5、kJ/mol，比普通凝固U720Li合金小482 kJ/mol，說(shuō)明定向凝固U720Li合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的條件更容易實(shí)現(xiàn)。
　　研究發(fā)現(xiàn)定向凝固U720Li合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形核方式有兩種:位錯(cuò)塞積形核區(qū)形核和晶界弓彎形核，其中位錯(cuò)塞積區(qū)形核為試驗(yàn)合金主要的形核方式。定向凝固U720Li合金中枝晶定向生長(zhǎng)，枝晶間（γ+γ'）相、碳化物等第二相在品粒內(nèi)呈條帶狀有規(guī)律的分布。熱變形過(guò)程中這些規(guī)律分布的第二相周?chē)诲e(cuò)塞積，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶核優(yōu)