GH4738鎳基合金鈷靶

發(fā)布時(shí)間： 2023-05-27　　點(diǎn)擊次數(shù)： 942次

緊固件將兩個(gè)或多個(gè)部件連接成一個(gè)整體。機(jī)械零件廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。航天業(yè)吃緊。固件的工作溫度高，工作環(huán)境不好，所以通常使用。具有優(yōu)異耐腐蝕性和強(qiáng)塑性的高溫合金緊固件的材料。對(duì)于緊固件來(lái)說(shuō)，松與不松是一體的主要失效形式，所以緊固件材料的松弛性能是相對(duì)耐久強(qiáng)度更能體現(xiàn)材料的特性。常見的緊固件主要見高溫合金GH2132、GH4169、GH4738等。GH4738是一種鎳鉻合金。沉淀硬化變形高溫合金具有760~870℃的高溫屈服強(qiáng)度和抗疲勞性；870℃以下的燃?xì)廨啓C(jī)在大氣中具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性；良好的加工可塑性，組織性能穩(wěn)定。GH4738合金的高溫拉伸性能和蠕變性能、裂紋擴(kuò)展速率及其微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)性已被廣泛研究，而是關(guān)于合金的應(yīng)力松弛特性和機(jī)理。之前的研究項(xiàng)目還是比較少的。所以本作針對(duì)的是GH4738。相同溫度和初始應(yīng)力下不同熱處理?xiàng)l件下的應(yīng)力松弛行為。為了探索合金的宏觀應(yīng)力松弛。這是用這種合金制造的緊固件的一種維修工藝工作條件的選擇和合金的松弛規(guī)律可提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

實(shí)踐測(cè)試實(shí)驗(yàn)中使用的GH4738合金是真空感應(yīng)熔煉(VIM)+真空熔煉的自耗重熔(VAR)熔煉和熱加工雙流程?；瘜W(xué)成分如表1所示。

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為了研究熱處理對(duì)GH4738合金應(yīng)力松弛的影響根據(jù)表2中列出的工藝條件加熱合金處理。

進(jìn)行GB10120中規(guī)定的高溫拉伸應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法:試驗(yàn)設(shè)備為RMT-D5SC電子高溫應(yīng)力松弛儀測(cè)試機(jī)器。研究溫度和初始應(yīng)力對(duì)應(yīng)力松弛行為的影響，該影響通過(guò)從用系統(tǒng)a處理的合金棒取樣來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)樣品，初始應(yīng)力分別為510，溫度分別為600，700和800℃MPa應(yīng)力松弛試驗(yàn)和不同初始應(yīng)力410在700℃，50，610mpa下的應(yīng)力松弛試驗(yàn)。比較不同的熱處理該系統(tǒng)對(duì)GH4738合金應(yīng)力松弛行為的影響取決于應(yīng)用。將系統(tǒng)處理后的合金棒材取樣加工成標(biāo)準(zhǔn)樣品，并進(jìn)料進(jìn)行了700℃和610 MPa下的應(yīng)力松弛試驗(yàn)。

松弛測(cè)試完成后，將收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成σ-T。曲線，然后擬合曲線。為了更明顯地反映應(yīng)力松弛試驗(yàn)的階段，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后得到曲線。ln(d /d ) -lnpt曲線，并進(jìn)一步分析各階合金的松弛行為。法律的一部分。將松弛試驗(yàn)后的樣品切割成ф 5mm× 5mm。組織分析樣本。樣品被機(jī)械拋光并通電。腐蝕后，用掃描電鏡觀察析出γ′相和晶界碳化物M 23 C 6。電解侵蝕法:將嘗試將樣品放入150毫升磷酸+10毫升硫酸+15克鉻酸酐的混合溶液中。電解蝕刻在介質(zhì)中進(jìn)行5~8 s，DC電壓為3~5 V，然后用b在超聲波清洗機(jī)中清洗酒精10分鐘。

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應(yīng)力松弛可以用應(yīng)力松弛曲線來(lái)表征。松弛的該曲線由應(yīng)力松弛試驗(yàn)確定，應(yīng)力松弛試驗(yàn)是在規(guī)定的溫度下測(cè)試樣品。施加載荷，保持初始變形不變，測(cè)量樣品上的應(yīng)力。隨時(shí)間變化的曲線(圖1)。圖中σ 0為初應(yīng)力，任何時(shí)候保持在試樣上的應(yīng)力稱為殘余應(yīng)力σsh；嘗試品上減小的應(yīng)力，即初始應(yīng)力和殘余應(yīng)力之差，稱為松弛應(yīng)力σ so。根據(jù)σ-t應(yīng)力松弛曲線，松弛曲線可分為兩級(jí)截面:開始時(shí)，試件上的應(yīng)力隨時(shí)間迅速減小。稱為放松的第一階段；之后應(yīng)力下降逐漸減緩，稱為松動(dòng)。放松階段2；因?yàn)閼?yīng)力的降低是有限度的，曲線最終趨于平行于時(shí)間軸，此時(shí)的應(yīng)力稱為松弛極限σ r，意味著在一定的初始應(yīng)力和溫度下，不會(huì)繼續(xù)松動(dòng)。松弛殘余應(yīng)力。在應(yīng)力松弛的兩個(gè)階段之間還有一個(gè)階段。閾值應(yīng)力0。金屬抵抗應(yīng)力松弛的能力稱為松弛。穩(wěn)定。松弛穩(wěn)定性可由下式確定S 0被稱為晶間穩(wěn)定系數(shù)；s值越大，弛豫穩(wěn)定性越高。不同階段內(nèi)應(yīng)力松弛率v r由下式確定rvt代表。應(yīng)力松弛現(xiàn)象通常，可以使用松弛極限、松弛率和松弛穩(wěn)定性代表性。

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本實(shí)驗(yàn)利用應(yīng)力松弛曲線來(lái)研究溫度和初始應(yīng)力對(duì)應(yīng)力松弛曲.

溫度對(duì)GH4738應(yīng)力松弛的影響初始應(yīng)力為510 MPa的合金在600、700和800℃下沒有變化相同溫度下的應(yīng)力松弛曲線如圖2a所示。從圖中可以看出，初始相同應(yīng)力不同溫度下的應(yīng)力松弛試驗(yàn)曲線都顯示出明亮演出的兩個(gè)階段。快速應(yīng)力下降和應(yīng)力下降的第一階段緩慢的第二階段符合弛豫曲線的一般規(guī)律。但是仍然但有三點(diǎn)不同，即第一階段的下降幅度不同。生長(zhǎng)弛豫和兩階段過(guò)渡后的不同弛豫極限。要點(diǎn)肯定不一樣。首先，將解釋第一階段的快速下降。眼下出生時(shí)間很短，通常在1小時(shí)內(nèi)。相比之下，600，700，800較低的應(yīng)力下降得更快。圖2b顯示了50分鐘松弛后殘余應(yīng)力隨溫度呈拋物線變化，溫度越高，殘余應(yīng)力越大力越小，第一階段的應(yīng)力下降越嚴(yán)重。為了確定在不同溫度下長(zhǎng)期松弛后的松弛極限弛豫曲線用三次延遲函數(shù)擬合，擬合度較好。效果，如圖3a所示。長(zhǎng)期松弛后的盈余可以通過(guò)擬合曲線來(lái)外推。應(yīng)力，并獲得該溫度下的松弛極限參考值。擬合正方形程維:線的影響以及熱處理制度各種因素對(duì)GH4738合金應(yīng)力松弛的影響性能的影響。

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其中σ是瞬時(shí)應(yīng)力；σ代表松弛極限，t是時(shí)間。但是剩余的參數(shù)A 1、A 2、A 3、A、b和c確定曲線的形狀，這取決于材料的特性和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件。特定參數(shù)值見表3。圖3b示出了不同溫度下的松弛極限，其與每個(gè)溫度相匹配。松弛極限與5000分鐘松弛后的實(shí)際測(cè)試相同。應(yīng)力非常接近，表明5000 min弛豫后的應(yīng)力幾乎不再墜落。隨著溫度的升高，弛豫極限呈拋物線變化。下降，溫度越高，松弛極限越小。為了找出不同放松階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，輸入了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)行轉(zhuǎn)換。在應(yīng)力松弛試驗(yàn)中，總變形保持不變，而彈性變形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃巍Ｈ绻倯?yīng)變分為彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變。即:t p el(1)

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其中:ε t、ε el、ε p和e分別為總應(yīng)變、彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變，彈性模量。ln(dε p /dt)-lnσ曲線可以從等式(5)獲得(圖4)。ln(dε p /dt)-lnσ曲線很好地確定了弛豫過(guò)程的階段。在應(yīng)力相對(duì)較高的區(qū)域，它對(duì)應(yīng)于松弛的第一階段，此時(shí)應(yīng)變速率較高，但下降緩慢。當(dāng)壓力下降時(shí)，進(jìn)入在松弛的第二階段，應(yīng)變速率迅速降低。兩級(jí)變速速率基本上隨不同的斜率線性變化，可以用一條直線來(lái)表征?？梢钥闯觯@個(gè)過(guò)程中存在一個(gè)閾值應(yīng)力。在這下面閾值應(yīng)力0塑性應(yīng)變速率迅速降低。把這個(gè)臨界壓力0作為第一和第二放松階段的分界點(diǎn)。根據(jù)圖4，它可以發(fā)現(xiàn)600℃和700℃時(shí)曲線對(duì)應(yīng)相的斜率是基本相同理，解釋這兩個(gè)溫度下塑性應(yīng)變率的變化速度一致。溫度升至800℃后，曲線的第一階段的斜率大，說(shuō)明應(yīng)變速率下降較快。同時(shí)，閾值應(yīng)力也它隨著溫度的升高而降低。通過(guò)閾值應(yīng)力可以計(jì)算應(yīng)力松弛的每個(gè)階段的松弛。松弛率(圖5)。在600，700℃時(shí)，兩個(gè)階段的弛豫速率都相同但在800℃松弛速率明顯加快。

一般來(lái)說(shuō)，各階段的應(yīng)力松弛率隨著溫度的升高而增大。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)力松弛的第一階段主要發(fā)生在晶粒間，由于晶粒間應(yīng)力分布不均勻，促進(jìn)晶界擴(kuò)散產(chǎn)生塑性。變形導(dǎo)致應(yīng)力降低。第二階段主要發(fā)生在晶粒中，亞晶的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力不斷降低[4]。穩(wěn)定性這種性質(zhì)可以用第一階段的晶間穩(wěn)定系數(shù)S 0來(lái)表示。0到窗臺(tái)應(yīng)為力與初應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算(圖 5b)。晶間穩(wěn)定系數(shù) S 0 隨著溫度升高而降低，說(shuō)明松弛穩(wěn)定性隨著溫度下降。實(shí)際上，對(duì)比松弛試驗(yàn)前后的微觀組織(圖 6)可以發(fā)現(xiàn)，松弛試驗(yàn)前后的 GH4738 合金的 γ′強(qiáng)化相形貌沒有發(fā)生明顯變化。并且不同溫度的松弛試驗(yàn)對(duì) γ′強(qiáng)化相形貌也無(wú)明顯影響。因?yàn)閼?yīng)力松弛和蠕變緊密聯(lián)系，應(yīng)力松弛的機(jī)理往往也采用蠕變理論進(jìn)行解釋。一般認(rèn)為，松弛的第 1 階段和第 2 階段分別對(duì)應(yīng)過(guò)渡蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變。蠕變速率與應(yīng)力、溫度的關(guān)系滿足蠕變的本構(gòu)方程。即式(6)：dexp( )dnQAt RT（6）式中， n 為蠕變速率的應(yīng)力指數(shù)， Q 為形變激活能； R為氣體常數(shù)； T 為絕對(duì)溫度。在松弛試驗(yàn)中，因?yàn)闄憫?yīng) 的存在，將曲線分為應(yīng)變速率下降慢的大應(yīng)力區(qū)和應(yīng)變速率下降快的小應(yīng)力區(qū)，高溫下的應(yīng)力松弛往往是原子擴(kuò)散和位錯(cuò)攀移、滑移，晶界和相界運(yùn)動(dòng)的復(fù)合機(jī)制的共同作用的結(jié)果。應(yīng)力

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gh4738合金在700℃以下服役時(shí)的松弛穩(wěn)定性更高。隨著溫度的升高，合金的松弛穩(wěn)定性明顯下降，在每個(gè)階段，松弛率增加，松弛極限減小。有初始應(yīng)力隨著增加，合金第一階段的弛豫速率加快，弛豫極限有所提高。增加。但松弛穩(wěn)定性不隨初始應(yīng)力的變化而變化。強(qiáng)調(diào)弛豫曲線可以用三次延遲函數(shù)來(lái)擬合。GH4738的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)熱處理工藝A和B的主要影響討論了GH4738合金弛豫過(guò)程的第二階段，得到了臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力松弛穩(wěn)定性無(wú)明顯影響。其中在低固溶溫度下熱處理系統(tǒng)的松弛極限更大。3)ln (d/d)-ln t曲線很好地證實(shí)了弛豫曲線。兩個(gè)階段，在兩個(gè)階段的分界點(diǎn)存在一個(gè)門檻應(yīng)力。當(dāng)閾值應(yīng)力低于此值時(shí)，塑性應(yīng)變速率迅速降低。

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