[發明專利]一種預測時變工況下含Nb鎳基合金δ相溶解分數的方法

有效

• 申請號: 201911138826.3
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110751991B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 何道廣;藺永誠;陳明松;吳瞧;陳子健
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;C22F1/10
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 叢詩洋

本發明公開了一種預測時變工況下含Nb鎳基合金δ相溶解分數的方法。該方法的步驟如下：(1)借助等溫熱壓縮實驗，獲得變形后的含Nb鎳基合金試樣；(2)統計不同變形工藝參數條件下含Nb鎳基合金變形試樣中δ相的剩余含量；(3)建立預測變應變速率變形過程中含Nb鎳基合金δ相動態溶解分數的數學模型；(4)通過數值差分和迭代累加的方法，實現變應變速率工況下含Nb鎳基合金δ相動態溶解分數的預測。本發明是一種可以準確預測變應變速率工況下熱變形中含Nb鎳基合金δ相動態溶解分數的方法，對合理制定含Nb鎳基合金熱加工工藝提供了技術支撐。

技術領域

本發明屬于鍛造技術領域，涉及一種預測時變工況下含Nb鎳基合金δ相溶解分數的方法。

背景技術

含Nb鎳基合金具有優異的高溫力學性能、抗疲勞性能和耐腐蝕性能，被廣泛地應用于航空航天、交通運輸以及核工業等領域。在熱變形中，含Nb鎳基合金微觀組織的演變顯著受到變形歷史和工藝參數的影響，進而對含Nb鎳基合金結構件的性能產生極大的影響。δ相為含Nb鎳基合金中典型的析出相，與基體的晶格關系為半共格或不共格；在含Nb鎳基合金熱變形中，δ相可顯著激發動態再結晶形核和抑制晶粒的長大，達到細化晶粒的效應。在含Nb鎳基合金結構件適當保留一部分δ相，有利于增加裂紋擴展的路徑和消耗形變能，抑制裂紋的擴展，促使蠕變性能得到提升。但是，過多的δ相將引起含Nb鎳基合金在熱變形中局部應力集中，導致含Nb鎳基合金構件性能的降低。因此，定量預測含Nb鎳基合金熱變形中δ相的動態溶解行為具有重要意義。

目前，對含Nb鎳基合金中δ相的溶解行為的相關研究主要集中在兩個方面：無外力作用狀態下的靜態溶解行為和恒應變速率熱變形中動態溶解行為。δ相的靜態溶解過程主要包括δ相的分解和擴散過程，該過程受到保溫溫度和時間的影響。在熱變形中，位錯在δ相周圍塞積形成高密度位錯網/胞，導致δ相表面出現局部應力分布不均勻，進而出現彎曲和扭斷現象；同時，位錯可成為鈮元素的快速擴散通道，加劇δ相的快速溶解。現有的預測熱變形含Nb鎳基合金中δ相動態溶解動力學僅可預測恒應變速率工況下熱變形δ相的動態溶解規律，難以預測非恒應變速率工況下含Nb鎳基合金中δ相的動態溶解動力學。因此，本發明充分考慮了變應變速率熱變形中變形歷史以及變形工藝參數對δ相動態溶解體積分數的影響，提出了一種預測變應變速率熱變形含Nb鎳基合金中δ相動態溶解體積分數的方法。該方法的發明和推廣應用對有效地預測和控制含Nb鎳基合金中δ相的剩余含量，為含Nb鎳基合金模鍛工藝的制定提供了技術支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種預測時變工況下含Nb鎳基合金δ相溶解分數的方法，解決了現有預測方法應用范圍狹窄,難以滿足工程化應用的需求，為合理制定含Nb鎳基合金熱加工工藝提供技術支撐。

本發明具體的步驟是：

步驟1：借助高溫壓縮變形實驗，獲得不同變形工藝參數條件下含Nb鎳基合金的真應力-真應變曲線，并通過水淬保留熱變形后的微觀組織；

步驟2：觀察分析高溫變形后含Nb鎳基合金的微觀組織，統計不同變形工況條件下含Nb鎳基合金中δ相的剩余含量；

步驟3：建立可預測變應變速率高溫變形過程含Nb鎳基合金中δ相動態溶解動力學的模型為：

式中：X_δ,N為變形結束后含Nb鎳基合金中δ相的溶解體積分數，X_δ為變形過程中含Nb鎳基合金中δ相的溶解體積分數，ε為真應變，ε_i和ε_i-1分別為第i和i-1變形階段結束時對應的真應變，k_δ、m_δ、n_k、n_m、 Q_δ與Q'_δ為材料參數，R為通用氣體常數(8.314J·mol^-1·K^-1)；

步驟4：預測含Nb鎳基合金變應變速率高溫變形過程中δ相的動態溶解體積分數。