GH3 6 2 5合金由于在6 5 0℃以下具有優(yōu)異的綜合性能,目前主要以無縫管材的形式被廣泛應(yīng)用于化工、核電、航空航天和國防等領(lǐng)域。但由于其合金化程度高,變形抗力大,熱加工溫度范圍窄,在無縫管材的熱擠壓成形過程中容易出現(xiàn)裂紋,悶車,爆裂等問題,降低了生產(chǎn)效率。本文以GH3625合金熱擠壓爆裂管材為研究對(duì)象,分析GH3625合金無縫管材在熱擠壓成形過程中的管爆裂行為機(jī)制,揭示關(guān)鍵擠壓參數(shù)對(duì)GH3 6 2 5合金型材缺陷產(chǎn)生的影響規(guī)律及作用機(jī)理,為進(jìn)一步優(yōu)化GH3 6 2 5合金無縫管材的熱擠壓工藝參數(shù),提高管材的成材率提供理論指導(dǎo)。研究了不同管坯組織狀態(tài)對(duì)熱擠壓成形GH3625合金無縫管材的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)管坯發(fā)生了爆裂現(xiàn)象,而經(jīng)過均勻化處理的管坯成功擠出;這是由于鑄態(tài)GH3625合金的組織中存在大量由于嚴(yán)重的微觀偏析而形成的Laves相,在熱擠壓過程中嚴(yán)重的絕熱升溫導(dǎo)致管坯中間位置的溫度超過了Laves相和部分碳化物的熔點(diǎn),使得Laves相和碳化物發(fā)生了過燒現(xiàn)象,它們?nèi)刍U(kuò)散到周圍基體中形成了大量微裂紋和孔洞,在模具出口處高拉應(yīng)力的作用下,這些裂紋和孔洞迅速擴(kuò)展并相互連接在一起... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鎳基高溫合金中的重要組成元素[6]

GH3625合金熱擠壓成形過程爆裂行為研究圖1.1鎳基高溫合金中的重要組成元素[6]素可以分為三類[6]：第一類是位于元素周期表Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ族的Co、Fe、Cr、Mo等元素，由于它們的原子半徑與基體Ni的原子半徑相差不大，所以會(huì)優(yōu)先進(jìn)入面心立方的奧氏體基體中，對(duì)合金起到固溶強(qiáng)化的作用；第二類是元素周期表Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ族的Al、Ti、Nb、Ta等元素，他們進(jìn)入基體Ni并形成γ′沉淀相；第三類是元素周期表Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ族的Mg、C、Zr等元素，他們的原子半徑與基體Ni的原子半徑相差較大，不容易形成置換固溶體，所以會(huì)在晶界附近處偏聚，對(duì)合金起到晶界強(qiáng)化的作用。典型鎳基高溫合金的微觀組織如圖1.2所示，主要包括基體γ相(面心立方結(jié)構(gòu))、主要強(qiáng)化相γ′相(Ni3(Al,Ti))、γ+γ′共晶相和碳化物(MC、M6C、M23C6等)[7]。除此之外，還有強(qiáng)化相γ″相(Ni3Nb)及其同素異構(gòu)體δ相。圖1.2鎳基高溫合金的微觀組織[7]1.2GH3625合金概述1.2.1GH3625合金簡介GH3625合金是我國參照美國國際鎳公司為蒸汽管道所設(shè)計(jì)的牌號(hào)為Inconel625的一種以Mo、Nb為主要強(qiáng)化元素的固溶強(qiáng)化型鎳基變形高溫合金，由于含2

工程碩士學(xué)位論文有較高含量的Cr元素(20-23wt%)，使得該合金具有十分優(yōu)異的抗腐蝕性能，GH3625合金的名義化學(xué)成分見表1.1。在Inconel625合金的基礎(chǔ)上，又相繼開發(fā)了Inconel718、Inconel725、Inconel625plus等合金[8]。表1.1GH362合金的名義化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù),wt%)NiCrMoNbFeCoBal.20.0-23.08.0-10.03.15-4.15≤5.0≤1.0MnSiAlTiCS≤0.50≤0.50≤0.40≤0.40≤0.10≤0.0151.2.2GH3625合金的組織結(jié)構(gòu)由于GH3625合金的合金化程度較高，因此其組織中的析出相較為復(fù)雜，在不同溫度下所析出的產(chǎn)物也不同。經(jīng)過固溶處理后GH3625合金的微觀組織為奧氏體基體、少量氮化物及碳化物[9]。在650-700℃時(shí)效后，合金中會(huì)析出γ″相；在800℃以上時(shí)效時(shí)，會(huì)析出δ相[10]。γ″相作為合金的主要強(qiáng)化相，具有體心四方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，以細(xì)小的圓盤狀彌散分布在γ基體上；而δ相作為γ″相的同素異構(gòu)體，具有正交點(diǎn)陣，是γ″相的穩(wěn)定相[11]。由于γ基體和γ″相之間的點(diǎn)陣錯(cuò)配度較大，共格強(qiáng)化作用明顯，使合金的強(qiáng)度顯著提高，雖然合金的塑性有所降低，但仍保持在較高的水平；而γ基體和δ相之間基本不共格，導(dǎo)致δ相對(duì)合金只能起到彌散強(qiáng)化的作用，使合金的強(qiáng)度略有上升，但塑性大幅下降[12]。GH3625合金在900℃時(shí)效后，其組織為單一的奧氏體結(jié)構(gòu)且只含有少量的析出相，時(shí)效后合金的力學(xué)性能接近于固溶態(tài)合金的力學(xué)性能[13]。另外，在GH3625合金鑄錠的組織中還存在復(fù)雜多樣的碳化物(MC、M6C、M7C3、M23C6等)和由于元素偏析而形成的低熔點(diǎn)Laves相。圖1.3Inconel625合金的時(shí)間-溫度-轉(zhuǎn)變曲線(TTT曲線)[10]1.2.3GH3625合金的應(yīng)用由于GH3625合金在650℃以下具有優(yōu)異的抗疲勞性能、抗腐蝕性能、抗氧3

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種第二代鎳基單晶高溫合金1150℃原位拉伸斷裂機(jī)制研究[J]. 馬晉遙,王晉,趙云松,張劍,張躍飛,李吉學(xué),張澤.  金屬學(xué)報(bào). 2019(08)
[2]高應(yīng)變速率對(duì)690合金熱變形及可擠性的影響[J]. 李鄭周,佴啟亮,王寶順,蘇誠,董建新.  稀有金屬材料與工程. 2018(11)
[3]Microstructure-based hot extrusion process control principles for nickel-base superalloy pipes[J]. He Jiang,Linhan Li,Jianxin Dong,Xishan Xie.  Progress in Natural Science:Materials International. 2018(03)
[4]GH3625合金無縫管材組織及性能調(diào)控研究[J]. 丁雨田,王興茂,孟斌,高鈺璧,馬元俊.  稀有金屬. 2019(03)
[5]U-5.7Nb合金動(dòng)載下絕熱剪切帶的形成及其演化機(jī)制[J]. 郭亞昆,帥茂兵,鄒東利,趙雅文,肖大武.  稀有金屬材料與工程. 2018(05)
[6]固溶處理溫度對(duì)GH3625合金熱擠壓管材微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 丁雨田,馬元俊,豆正義,劉建軍,高鈺璧,孟斌.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(08)
[7]時(shí)效處理對(duì)GH3625合金管材組織及性能的影響[J]. 丁雨田,孟斌,高鈺璧,馬元俊,許佳玉,陳建軍.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2018(04)
[8]汽車主軸的斷裂失效分析[J]. 劉曉光,徐浩,高鑫.  鑄造技術(shù). 2018(04)
[9]Inconel 718無縫鋼管熱擠壓開裂原因分析和控制[J]. 高玉光,孫海剛,龐于思,邵海麗.  鋼管. 2017(06)
[10]Inconel 740H合金原位高溫拉伸微裂紋萌生擴(kuò)展研究[J]. 王晉,張躍飛,馬晉遙,李吉學(xué),張澤.  金屬學(xué)報(bào). 2017(12)

博士論文
[1]GH690合金熱變形行為及管材熱擠壓機(jī)理研究[D]. 彭海健.北京有色金屬研究總院 2014

碩士論文
[1]GH3625合金管材冷變形行為研究[D]. 高鈺璧.蘭州理工大學(xué) 2017
[2]GH3625合金管材熱擠壓研究[D]. 豆正義.蘭州理工大學(xué) 2017
[3]GH3625合金管材熱擠壓加工工藝的數(shù)值模擬研究[D]. 高鑫.蘭州理工大學(xué) 2017
[4]鑄態(tài)GH3625合金均勻化處理及熱變形行為研究[D]. 李海峰.蘭州理工大學(xué) 2016



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