GH是一种固溶强化型钴基高温合金,具有良好的高温热强性、高温抗氧化性,是制造航空工业重要的资料之一,常用于制备航空发动机涡流板、燃烧室内壁、外壁、冷却环等高温部件[1-3]。由于高温合金在常温下塑性较低,其塑性成形加工一般在高温下进行,因而GH合金的高温变形特性对成形工艺的拟定具有重要的指导意义。本文针对GH合金的高温变形行为,拟树立描绘资料活动特性的本构方程,从而为其热加工工艺的拟定提供理论依据。
1试验资料及办法
1原资料挑选试验用原资料为mm的GH合金棒材
试验办法从GH合金棒材切取并加工成尺寸8mm12mm的热紧缩试样,在Gleeble-热模仿机上进行高温紧缩变形试验。为了保证试样在紧缩进程中处于轴向应力状况,在试样两端面涂改高温润滑剂以减小试样与压头间的摩擦力。试样变形温度分别为,,和,应变速率分别为10、1、0.1和0.01s-1,变形量为50%。试样加热至变形温度后保温5min,热紧缩进程中应变速率和变形温度均保持恒定。应力、应变和温度等数据由Gleeble-热模仿试验机主动采集。
2试验结果及分析图1是GH合金在不同变形温度和不同变形速率下热紧缩的真应力-真应变曲线。从中可以看到,GH合金在不同试验条件下的真应力-真应变曲线改变规则较为相似:在初始变形阶段,由于位错大量增殖和堆集,加工硬化占主导地位,流变应力随应变的添加急剧增大;随变形量的不断添加,由于位错密度不断增高,晶体内部存储的能量不断添加,确实应变超越一定值后,合金出现产生动态回复和动态再结晶,流变应力不再随应变量的持续添加而发生显着的改变,出现稳态流变特征。图1GH合金热紧缩实在应力-实在应变曲线
另外,下降变形温度和提高应变速率均使试验资料的活动应力大幅度升高。这是因为应变速率添加会使得合金内部位错增殖速度添加,位错运动阻力增大,动态回复和动态再结晶引起的软化作用相对削弱,加工硬化作用增强,因而终究导致流变应力增大。当应变速率一定时,随变形温度的升高,合金内存储的能量增大,所需的激活能下降,因而能够在相对较低的流变应力和应变条件下完成动态回复和动态再结晶。这说明GH合金的活动应力对变形条件非常灵敏,因而合金锻造进程中应精确合理的控制这两个工艺参数。3GH合金本构方程
3.1本构方程的树立金属资料高温变形进程一般选用Arrhenius型本构方程来描绘合金活动应力与应变速率、变形温度之间的联系[4-8]:
(1)式中:为应变速率(s-1);为活动应力(MPa);T为变形温度(绝对温度)(K);Q为变形激活能(Jmol-1);R为普氏气体常数(R=8.)/(molK);、n、A为常数。
经过在Gleeble-型热模仿试验机上对GH合金进行等温热紧缩试验,在变形温度为~℃、应变速率为0.01~10s-1的条件下,研究其热紧缩变形的流变应力改变规则。在应力-应变结果的基础上,选用引进应变量因素的Arrhenius方程,树立了描绘GH合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对GH合金流变应力影响明显,随变形温度升高和变形速率的下降,相同变形程度下合金的流变应力明显下降,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状况。GH合金流变应力核算值和试验值相对误差较小,所树立的本构方程具有良好的预测才能。
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