镍基合金的热变形行为及智能热加工技术研究进展
2021-02-08
精密成形工程 2021年1期
(1.中南大学 机电工程学院,长沙 410083;2.高性能复杂制造国家重点实验室,长沙 410083;3.长沙理工大学 汽车与机械工程学院,长沙 410114)
镍基合金由于具有优异的高温强度,良好的抗疲劳、抗蠕变、抗氧化、抗腐蚀等性能,被广泛应用于制造涡轮盘、机匣等航空发动机热端零部件[1—3]。目前,镍基合金已经成为航空发动机热端零件不可替代的关键材料[4—5]。在先进的航空发动机中,镍基合金用量所占比例已高达50%以上。通常,镍基合金零件(除航空发动机叶片外)多采用挤压、轧制、模锻、旋压等热成形工艺制造而成。在热成形过程中,热变形工艺参数和微观组织演变对材料的流变行为影响显著:一方面,热加工工艺参数决定了产品的微观组织和综合性能;另一方面,在热加工过程中,微观组织演变显著影响了材料的流变行为。合理的热变形工艺参数是实现镍基合金零件高品质制造的重要保证,因此,研究镍基合金材料的热变形特性及微观组织的演变规律具有重要的理论意义与工程应用价值。
镍基合金的性能主要取决于其合金成分和微观组织。大量实验研究发现,镍基合金中起主要强化作用的是扁椭圆状γ''相(Ni3Nb),起辅助强化作用的是γ'(Ni3AlTi)[6—7]。通常,γ''相不稳定,当温度为780~980 ℃时,γ''相会转变为其平衡δ相(Ni3Nb)。同时,δ相还可以直接从过饱和固溶体的晶界和孪晶界非均匀性析出。由于δ相与γ''相具有相同的化学成分,当δ相的析出含量增多时,γ''相的含量将随之减少,这会导致镍基合金的基体强度降低。……
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