發(fā)布時間：2019-09-17 06:24

【摘要】：鐵鎳基耐蝕合金成形過程中第二相的形成與演化規(guī)律對合金的制備工藝及最終性能有重要影響,因此科學(xué)系統(tǒng)地研究高性能鐵鎳基耐蝕合金制備過程中第二相的形成與演化規(guī)律并揭示其機理顯的尤為重要�；谙到y(tǒng)的理論與實驗分析,本文研究了N08028(028)鐵鎳基耐蝕合金成形過程中第二相的形成與演化規(guī)律,主要涉及合金凝固、熱處理與熱變形過程。通過分析不同條件下影響第二相形成與演化過程的熱力學(xué)/動力學(xué)因素,提出相應(yīng)熱力學(xué)/動力學(xué)模型;通過對不同條件下合金凝固、熱處理與熱變形的系統(tǒng)實驗研究,表征不同階段第二相的形成與演化規(guī)律;通過理論結(jié)合實驗揭示第二相演化機制。主要結(jié)論如下:(1)基于熱力學(xué)計算及凝固偏析行為分析,研究得出028合金凝固末端第二相的產(chǎn)生機制為偏析導(dǎo)致的共晶反應(yīng),并結(jié)合實驗分析確定了028合金不同凝固條件下的凝固路徑及相應(yīng)組織演化規(guī)律;同時,建模定量分析了不同冷卻速率下凝固末端第二相的體積分?jǐn)?shù)與尺寸的演化規(guī)律,與實驗結(jié)果吻合良好。(2)基于經(jīng)典Johnson-Mehl-Avrami(JMA)理論及單粒子溶解模型,考慮第二相與母相界面前沿溶質(zhì)場的相互作用,建立了多粒子體系中的第二相溶解模型,準(zhǔn)確表征了等溫溶解過程中第二相體積分?jǐn)?shù)隨時間的演化規(guī)律。該模型通過對溶解過程中擴散控制微觀機制的系統(tǒng)分析導(dǎo)出,其動力學(xué)參數(shù)與轉(zhuǎn)變時間相關(guān)且具有明確的物理意義。模型預(yù)測結(jié)果與文獻報道實驗結(jié)果吻合較好,從而印證了模型的準(zhǔn)確性。(3)系統(tǒng)研究了鑄態(tài)及經(jīng)預(yù)先熱變形的028合金中枝晶間σ相的溶解行為。通過引入等效初始基體濃度及等效初始第二相半徑,對溶解動力學(xué)模型進行相應(yīng)修正以描述σ相的溶解行為,模型預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。由模型可導(dǎo)出求溶解激活能(即擴散激活能)的方法,所得激活能數(shù)值與文獻報道相近。根據(jù)模型理論預(yù)測,發(fā)現(xiàn)預(yù)先熱變形能夠顯著促進溶解進行,由于溶解激活能僅略微減少,所以初始第二相尺寸的減小為促進溶解的主要因素。(4)系統(tǒng)研究了具有不同初始組織028合金的熱變形行為,發(fā)現(xiàn)變形溫度、應(yīng)變速率與合金初始組織均對熱變形行為及組織演化規(guī)律產(chǎn)生較大影響。熱變形過程中,發(fā)現(xiàn)含有較多σ相的合金,其相應(yīng)變形流變應(yīng)力較大,這是由于σ相的存在阻礙位錯運動。結(jié)合微觀組織演化分析可知,動態(tài)再結(jié)晶為合金變形過程中主要的軟化機制�？紤]初始組織的影響,通過建立前饋反向傳播算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)模型來描述不同初始組織028合金的熱變形行為,同時通過組織參量與應(yīng)變量補償?shù)姆椒ㄐ拚?jīng)典Arrhenius型本構(gòu)方程來描述相應(yīng)的熱變形行為,發(fā)現(xiàn)相比于本構(gòu)方程,ANN模型能夠更好的描述不同初始組織028合金的熱變形過程。(5)基于經(jīng)典熱力學(xué)與動力學(xué)并結(jié)合JMA理論框架,建立了能夠描述包含晶界與晶內(nèi)析出的兩階段析出過程的熱力學(xué)/動力學(xué)模型。該模型成功的用于描述028合金的典型兩階段析出行為,且主導(dǎo)機制由晶界析出向晶內(nèi)析出轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)研究了這兩個階段的熱力學(xué)驅(qū)動力與動力學(xué)激活能,發(fā)現(xiàn)當(dāng)析出的熱力學(xué)驅(qū)動力增加時,相應(yīng)的動力學(xué)激活能減小;晶界與晶內(nèi)析出中熱力學(xué)驅(qū)動力與動力學(xué)激活能的不同導(dǎo)致兩階段析出的發(fā)生。
【圖文】：

耐蝕性處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖 1-1 所示。在產(chǎn)生點蝕著提高了合金的點蝕電位和鈍化膜的修復(fù)能力，從而蝕的能力，鉻與鉬的復(fù)合作用更加強化這種效果。另引起晶格畸變，從而使奧氏體固溶體強度提高，起到降低固溶體堆垛層錯能，使合金高溫持久強度明顯提

體基體中沉淀析出的，也有少量合金鑄態(tài)組織]通過對油井管的微觀組織觀測研究發(fā)現(xiàn)，028 合程中生成的一次析出 σ 相和固態(tài)相變過程產(chǎn)生析出 σ 相尺寸相對較大，呈條帶狀分布，而固態(tài)晶界分布，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG133.4
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本文編號：2536698