【摘 要】
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GH3 6 2 5合金由于在6 5 0℃以下具有优异的综合性能,目前主要以无缝管材的形式被广泛应用于化工、核电、航空航天和国防等领域。但由于其合金化程度高,变形抗力大,热加工温
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GH3 6 2 5合金由于在6 5 0℃以下具有优异的综合性能,目前主要以无缝管材的形式被广泛应用于化工、核电、航空航天和国防等领域。但由于其合金化程度高,变形抗力大,热加工温度范围窄,在无缝管材的热挤压成形过程中容易出现裂纹,闷车,爆裂等问题,降低了生产效率。本文以GH3625合金热挤压爆裂管材为研究对象,分析GH3625合金无缝管材在热挤压成形过程中的管爆裂行为机制,揭示关键挤压参数对GH3 6 2 5合金型材缺陷产生的影响规律及作用机理,为进一步优化GH3 6 2 5合金无缝管材的热挤压工艺参数,提高管材的成材率提供理论指导。研究了不同管坯组织状态对热挤压成形GH3625合金无缝管材的影响。结果表明:铸态管坯发生了爆裂现象,而经过均匀化处理的管坯成功挤出;这是由于铸态GH3625合金的组织中存在大量由于严重的微观偏析而形成的Laves相,在热挤压过程中严重的绝热升温导致管坯中间位置的温度超过了Laves相和部分碳化物的熔点,使得Laves相和碳化物发生了过烧现象,它们熔化并扩散到周围基体中形成了大量微裂纹和孔洞,在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹和孔洞迅速扩展并相互连接在一起,导致了管材的爆裂现象。研究了不同挤压比对热挤压成形GH3625合金无缝管材的影响。结果表明:挤压比较大的管坯发生了爆裂现象,而挤压比较小的管坯成功挤出;这是由于所用管坯经过了锻造+开坯处理,消除了其组织中大量的Laves相,但依然存在少量Laves相,热挤压过程中管坯严重的绝热升温使这些存留的Laves相熔化并扩散到周围基体中,从而形成微裂纹和孔洞,但当挤压比较小时,管坯所受挤压力和模具出口处的拉应力较小,不足以使这些微裂纹和孔洞扩展,因此管材成功挤出;当挤压比较高时,管坯所受挤压力和模具出口处的拉应力较大,在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹和孔洞便沿着阻力较小的晶界迅速扩展并连接在一起,导致了管材的爆裂现象。研究了GH3625合金在高温下的力学性能及断裂机理,并对所提出的管爆裂机理进行了补充和验证。结果表明:在0.001 s-1的应变速率下,GH3 6 2 5合金的应力-应变曲线呈现出金属典型的拉伸曲线;而在1 s-1的应变速率下,GH3625合金的应力-应变曲线则完全没有金属典型拉伸曲线所具有的屈服现象,材料的强度随应变增加迅速增大,在到达材料的抗拉强度后直接断裂;但在1200℃时合金的各项力学性能均大幅降低,这是由于1200℃超过了组织中Laves相的熔点,导致Laves相熔化并扩散到周围基体中形成微裂纹和孔洞,且部分Laves相直接液化成液滴颗粒,在拉伸过程中的外加载荷作用下,这些微裂纹和孔洞不断扩展并相互连接在一起,导致合金发生液态断裂,使得合金的力学性能大幅度下降,这与我们所分析的管爆裂机理完全吻合,进一步支持了我们对热挤压成形GH3625合金无缝管材过程中出现的管爆裂现象的原因所提出的解释,进一步证明了Laves相是引起管爆裂现象的重要因素之一。
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