【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。基于系統(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/動力學因素,提出相應熱力學/動力學模型;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;通過理論結合實驗揭示第二相演化機制。主要結論如下:(1)基于熱力學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生機制為偏析導致的共晶反應,并結合實驗分析確定了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數(shù)與尺寸的演化規(guī)律,與實驗結果吻合良好。(2)基于經典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場的相互作用,建立了多粒子體系中的第二相溶解模型,準確表征了等溫溶解過程中第二相體積分數(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)分析導出,其動力學參數(shù)與轉變時間相關且具有明確的物理意義。模型預測結果與文獻報道實驗結果吻合較好,從而印證了模型的準確性。(3)系統(tǒng)研究了鑄態(tài)及經預先熱變形的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,對溶解動力學模型進行相應修正以描述σ相的溶解行為,模型預測結果與實驗結果吻合良好。由模型可導出求溶解激活能(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)模型理論預測,發(fā)現(xiàn)預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,其相應變形流變應力較大,這是由于σ相的存在阻礙位錯運動。結合微觀組織演化分析可知,動態(tài)再結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網絡(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變量補償?shù)姆椒ㄐ拚浀銩rrhenius型本構方程來描述相應的熱變形行為,發(fā)現(xiàn)相比于本構方程,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)基于經典熱力學與動力學并結合JMA理論框架,建立了能夠描述包含晶界與晶內析出的兩階段析出過程的熱力學/動力學模型。該模型成功的用于描述028合金的典型兩階段析出行為,且主導機制由晶界析出向晶內析出轉變。系統(tǒng)研究了這兩個階段的熱力學驅動力與動力學激活能,發(fā)現(xiàn)當析出的熱力學驅動力增加時,相應的動力學激活能減小;晶界與晶內析出中熱力學驅動力與動力學激活能的不同導致兩階段析出的發(fā)生。
【圖文】：

耐蝕性處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖 1-1 所示。在產生點蝕著提高了合金的點蝕電位和鈍化膜的修復能力，從而蝕的能力，鉻與鉬的復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。
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG133.4
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本文編號：2536698