【摘要】：詳細(xì)研究了緊固件用高溫合金GH4738在不同溫度和初應(yīng)力,及不同熱處理制度下的應(yīng)力松弛行為。研究表明:應(yīng)力松弛的兩個(gè)階段之間存在一個(gè)檻應(yīng)力σ'_0,低于此檻應(yīng)力σ'_0時(shí),塑性應(yīng)變速率快速下降。隨著溫度的升高,GH4738合金的松弛穩(wěn)定性下降,應(yīng)力松弛速率加快,松弛極限降低。隨著初應(yīng)力的提高,松弛第1階段松弛速率加快,松弛極限有所增大。不同的固溶溫度和穩(wěn)定化熱處理工藝主要影響了合金松弛過(guò)程的第2階段,對(duì)其檻應(yīng)力及松弛穩(wěn)定性均無(wú)明顯影響。
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圖片說(shuō)明： ?段的規(guī)律。將完成松弛試驗(yàn)之后的試樣切取Ф5mm×5mm的組織分析樣品。樣品經(jīng)過(guò)機(jī)械打磨拋光，并進(jìn)行電解侵蝕之后使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡FESEM觀察析出相γ′和晶界碳化物M23C6。電解侵蝕方法：將試樣放于150mL磷酸+10mL硫酸+15g鉻酐的混合溶液中電解侵蝕5~8s，直流電壓為3~5V，然后使用乙醇在超聲波清洗器內(nèi)清洗10min。2結(jié)果與討論應(yīng)力松弛現(xiàn)象可通過(guò)應(yīng)力松弛曲線來(lái)表征。松弛曲線通過(guò)應(yīng)力松弛試驗(yàn)測(cè)定是在規(guī)定溫度下，對(duì)試樣施加載荷，保持初始變形量恒定，測(cè)定試樣上的應(yīng)力隨時(shí)間變化而得到的曲線(圖1)。圖中σ0為初始應(yīng)力，在任一時(shí)間試樣上所保持的應(yīng)力稱為剩余應(yīng)力σsh；試樣上所減少的應(yīng)力，即初始應(yīng)力與剩余應(yīng)力之差稱為松弛應(yīng)力σso。根據(jù)σ-t應(yīng)力松弛曲線可將松弛曲線分為2個(gè)階段：開始時(shí)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，試樣上的應(yīng)力下降很快，稱為松弛第1階段；此后應(yīng)力下降逐漸減緩，，稱為松弛第2階段；因?yàn)閼?yīng)力的下降有一個(gè)限度，曲線最后趨向于與時(shí)間軸平行，此時(shí)的應(yīng)力稱為松弛極限σr，它表示在一定的初始應(yīng)力和溫度下，不再繼續(xù)發(fā)生松弛的剩余應(yīng)力。并且應(yīng)力松弛的兩個(gè)階段中間存在一個(gè)檻應(yīng)力0。金屬材料抵抗應(yīng)力松弛的性能稱為松弛穩(wěn)定性。松弛穩(wěn)定性可以由000S表示，S0稱為晶間穩(wěn)定系數(shù)；S0值越大表明松弛穩(wěn)定性越高。不同階段內(nèi)的應(yīng)力松弛速率vr由rvt表示。應(yīng)力松弛現(xiàn)象通�？梢杂盟沙跇O限，松弛速率以及松弛穩(wěn)定性進(jìn)行表征。圖1應(yīng)力松弛曲線示意圖Fig.1Schematicdiagramofstressrelaxationcurve本實(shí)驗(yàn)通過(guò)應(yīng)力松弛曲線來(lái)研究溫度、初應(yīng)力以及熱處理制度各個(gè)影響因素對(duì)GH4738合金應(yīng)力松弛性能的影響。2.1溫度對(duì)GH4738應(yīng)力松弛的影響初?
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圖片說(shuō)明： 第9期朱擎等：GH4738高溫合金的應(yīng)力松弛影響因素·2549·圖5不同溫度下各階段松弛速率和檻應(yīng)力0及晶間穩(wěn)定系數(shù)S0Fig.5Relaxationrateoftwostages(a)andthethresholdstress0andgrainstabilitycoefficientS0(b)atdifferenttem-peratures力0與初應(yīng)力0進(jìn)行計(jì)算(圖5b)。晶間穩(wěn)定系數(shù)S0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[5]。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()dnQAtRT（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)力0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)，方程修正為式(7)：0d()exp()dnQAtRT（7）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)力圖6不同狀態(tài)松弛前后的顯微組織Fig.6SEMimagesofalloyGH4738beforeandafterstressrelaxation:(a)beforerelaxationtest;andrelaxationtestsunder:(b)600℃/510MPa;(c)700℃/510MPa;(d)800℃/510MPa指數(shù)n可以為確定應(yīng)力松弛機(jī)理供參考。n=1~2時(shí)是以擴(kuò)散蠕變?yōu)橹鲗?dǎo)的松弛過(guò)程[6,7]，而n=3~9時(shí)以位錯(cuò)蠕變，即位錯(cuò)滑移以及攀移主要控制的松弛過(guò)程[8,9]。ln(dεp/dt)-lnσ曲線的斜率即對(duì)應(yīng)于n值[10]?
【作者單位】： 北京科技大學(xué);
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51371023)
【分類號(hào)】：TG132.3

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6 趙源Z

本文編號(hào)：2515497