冷变形对GH3535合金的组织和力学行为的影响
发布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新时间：2016-02-19
GH3535是由中国科学院金属所仿制哈氏N合金研制开发的新型镍基高温合金。研究人员对GH3535合金施加不同的变形量，研究不同变形量对合金的组织和力学行为的影响，并应用Ludwigson模型对其真应力-真应变相应曲线进行分析，在此基础上分析材料的加工硬化变形机制。
作为第四代反应堆代表堆型之一的熔盐堆核能系统，其工作在高温、强氟盐腐蚀和中子辐照等多重极端环境下，要求结构材料具有优良的耐高温腐蚀、抗氧化、抗中子辐照性能和足够的高温强度等。由美国橡树岭国家实验室研制的Hastelloy N合金是最接近上述服役要求的候选结构材料之一，但是从国外进口大量Hastelloy N合金用于反应堆建设存在困难，非长久之计，且第四代反应堆有更高的温度要求（＞750℃），并没有实验数据表明Hastelloy N合金能够长期稳定地应用在该高温下，所以国内对该类高温合金的研制势在必行。
GH3535是由中国科学院金属所仿制哈氏N合金研制开发的新型镍基高温合金。研究人员对GH3535合金施加不同的变形量，研究不同变形量对合金的组织和力学行为的影响，并应用Ludwigson模型对其真应力-真应变相应曲线进行分析，在此基础上分析材料的加工硬化变形机制。
实验用GH3535合金棒材的化学成分为（质量分数，%）：C0.013，Cr7.08，Mn0.67，Mo16.7，Fe4.2，Si0.45，Co0.009，Cu0.006，P0.005，Ti0.004，S0.001，B≤0.0005，Ni余量。先采用1177℃/40min固溶处理，然后将其加工成标距为25mm标准圆棒拉伸试样。
在Zwick/Roell Z100型电子材料万能试验机上借助标准引伸计将试样拉伸至不同的预变形量（4%、7%、10%、20%、30%、40%），然后卸载，从而制备出不同变形量的拉伸试样。按照GB/T228.1-2010《金属材料室温拉伸试验方法》对具有不同变形量的试样利用引伸计重新标定标距后进行拉伸试验，将试样拉至断裂，比较其力学性能。沿其拉伸方向制取金相试样，观察合金显微组织。试验结果如下：
（1）随着冷变形量的增加，GH3535合金晶粒的变形程度逐渐增大，晶粒沿着拉伸方向逐渐拉长，孪晶数目增多，且更粗大。
（2）GH3535合金具有显著的加工硬化特性，冷变形使强度和硬度大幅度提高，塑性降低，其冷变形加工硬化能力介于Hastelloy C276合金和Hastelloy C22合金之间。
（3）冷变形量小于30%时，GH3535合金真应力-真应变双对数曲线呈上凹型，可采用Ludwigson模型回归分析；大于此变形量时，GH3535合金真应力-真应变双对数曲线趋向于直线，也可用传统的Hollomon方程进行回归分析。
（4）采用Ludwigson模型可描述GH3535合金的真应力-真应变曲线，Ludwigson模型参数能很好地解释材料的变形行为。随着冷变形量的增大GH3535合金的加工硬化指数降低，变形机制由单滑移和孪生逐渐变成交滑移和孪生。
（5）GH3535合金在冷变形过程中产生的加工硬化主要是位错强化、孪晶强化共同作用的结果。当变形量小于30%时加工硬化主要是位错的长程应力场和孪晶引起，当变形量大于30%时加工硬化主要是位错的短程应力场和形变孪晶引起。
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