冷變形對GH3535合金的組織和力學行為的影響
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-02-19
GH3535是由中國科學院金屬所仿制哈氏N合金研制開發的新型鎳基高溫合金。研究人員對GH3535合金施加不同的變形量，研究不同變形量對合金的組織和力學行為的影響，并應用Ludwigson模型對其真應力-真應變相應曲線進行分析，在此基礎上分析材料的加工硬化變形機制。
?作為第四代反應堆代表堆型之一的熔鹽堆核能系統，其工作在高溫、強氟鹽腐蝕和中子輻照等多重極端環境下，要求結構材料具有優良的耐高溫腐蝕、抗氧化、抗中子輻照性能和足夠的高溫強度等。由美國橡樹嶺國家實驗室研制的Hastelloy?N合金是最接近上述服役要求的候選結構材料之一，但是從國外進口大量Hastelloy?N合金用于反應堆建設存在困難，非長久之計，且第四代反應堆有更高的溫度要求（＞750℃），并沒有實驗數據表明Hastelloy?N合金能夠長期穩定地應用在該高溫下，所以國內對該類高溫合金的研制勢在必行。
GH3535是由中國科學院金屬所仿制哈氏N合金研制開發的新型鎳基高溫合金。研究人員對GH3535合金施加不同的變形量，研究不同變形量對合金的組織和力學行為的影響，并應用Ludwigson模型對其真應力-真應變相應曲線進行分析，在此基礎上分析材料的加工硬化變形機制。
實驗用GH3535合金棒材的化學成分為（質量分數，%）：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固溶處理，然后將其加工成標距為25mm標準圓棒拉伸試樣。
在Zwick/Roell?Z100型電子材料萬能試驗機上借助標準引伸計將試樣拉伸至不同的預變形量（4%、7%、10%、20%、30%、40%），然后卸載，從而制備出不同變形量的拉伸試樣。按照GB/T228.1-2010《金屬材料室溫拉伸試驗方法》對具有不同變形量的試樣利用引伸計重新標定標距后進行拉伸試驗，將試樣拉至斷裂，比較其力學性能。沿其拉伸方向制取金相試樣，觀察合金顯微組織。試驗結果如下：
（1）隨著冷變形量的增加，GH3535合金晶粒的變形程度逐漸增大，晶粒沿著拉伸方向逐漸拉長，孿晶數目增多，且更粗大。
（2）GH3535合金具有顯著的加工硬化特性，冷變形使強度和硬度大幅度提高，塑性降低，其冷變形加工硬化能力介于Hastelloy?C276合金和Hastelloy?C22合金之間。
（3）冷變形量小于30%時，GH3535合金真應力-真應變雙對數曲線呈上凹型，可采用Ludwigson模型回歸分析；大于此變形量時，GH3535合金真應力-真應變雙對數曲線趨向于直線，也可用傳統的Hollomon方程進行回歸分析。
（4）采用Ludwigson模型可描述GH3535合金的真應力-真應變曲線，Ludwigson模型參數能很好地解釋材料的變形行為。隨著冷變形量的增大GH3535合金的加工硬化指數降低，變形機制由單滑移和孿生逐漸變成交滑移和孿生。
（5）GH3535合金在冷變形過程中產生的加工硬化主要是位錯強化、孿晶強化共同作用的結果。當變形量小于30%時加工硬化主要是位錯的長程應力場和孿晶引起，當變形量大于30%時加工硬化主要是位錯的短程應力場和形變孿晶引起。
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