GH690合金拉伸变形行为的温度敏感性
发布时间:2013-06-07 05:41
作者:互联网
来源:
50
长期以来,人们普遍认为
孪生变形主要出现在缺乏足够多独立
滑移系的
金属或
合金中,对于常见的3种晶体结构而言,密排六方结构的
镁、
锌、
镉等常以孪生方式变形,体心立方结构的
钢铁材料只有在冲击
载荷或低温下才能观察到形变孪晶,面心立方结构的
金属或合金一般不发生孪生。而近期的研究表明,某些低
层错能的面心立方结构合金如
高锰钢、
不锈钢、
钴基合金以及
沉淀强化型
镍基或
铁基合金等在常温或高
温变形时也能够通过孪生协调变形。这就使人们必须重新认识低层错能面心立方结构晶体的变形方式,对于这一问题的深入理解不仅完善了面心立方结构合金变形的理论
基础,而且对分析这些合金的力学性能包括
强度、
韧性和断裂等具有重要意义。 GH690合金是一种低层错能的新型镍基耐蚀合金,该合金作为新一代蒸汽发生器传
热管用材,长期服役于
核电站一回路高温高压环境中,是一回路压力边界的薄弱环节。前期研究表明,GH690合金的室温变形可以通过孪生协调进行,使合金表现为较高的断裂韧性。然而迄今为止,GH690合金在
拉伸变形过程中形变孪晶对强度和
延伸率的作用机理尚不清楚,而且GH690合金的变形
机制对温度的依赖关系还有待深入研究。这些问题的解决将直接关系到GH690合金的设计思路与
核电站的安全运营。 研究人员实验研究了GH690合金在不同温度拉伸变形时,拉伸性能随形变温度的变化规律。通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了变形组织,澄清了变形机制与形变温度之间的对应关系。 采用双真空冶炼GH690合金,经
锻造、轧制成Φ200㎜的棒材,其化学成分(质量分数,%)为: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。合金经1343K
固溶处理5min后空冷,然后经993K特殊
热处理10h后空冷。参照ASTME08-2004
标准,室温拉伸试样的标距尺寸为Φ5mm×25mm,其它温度拉伸试样的标距尺寸为Φ10mm×50mm。拉伸试样的轴向平行于棒材的轧制方向。在SANS-CMT5105电子万能试验机上进行拉伸试验,拉伸速率为0.2mm/min。试验温度分别为298(室温)、453、523 及623K,试样被加
热到预定温度保温30min后开始试验,温度
控制精度为±1K。 拉伸变形后的样品沿拉伸方向取金相试样。使用的金相
腐蚀液是HCl(10ml)+C2H5OH(20ml)+CuSO4(2.5g)。通过OLYMPUS GX71金相显微镜(OM)观察合金的金相组织。利用SHIMADZU SSX505扫描电子显微镜(SEM)观察样品断口形貌。不同温度拉伸变形后的试样沿拉伸方向取透射样品,经
机械减薄及双喷电解减薄后在TECNAI G2透射电子显微镜(TEM)上观察微观结构。试验结果如下: (1)GH690合金在298~623K之间拉伸时,屈服强度变化不明显,但抗拉强度和延伸率均随形变温度的升高而降低。 (2)GH690合金在298K拉伸时,生成的形变孪晶促使
裂纹扩展转向,提高了裂纹扩展抗力,形成了显著起伏的断口形貌。随着形变温度的升高,形变孪晶的数量逐渐减少直至消失,裂纹扩展转向的几率降低,裂纹扩展抗力减小,断口起伏渐缓。(3)GH690合金在298K拉伸时,通过孪生协调变形获得了较高的加工硬化速率,导致合金的强度和塑性较高。随着形变温度的升高,合金的变形机制由孪生转变为滑移,滑移产生的加工硬化效应小于孪生,因此合金的强度和塑性随之降低。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。