GH1016(GH16)高温合金材料介绍

  GH10I6合金由铁基变形高温合金制成，其显微组织以奥氏体为主，可用于750 Y左右的高温环境[，-210 CH1016合金拥有非常良好的高温强度、抗氧化性和显微组织，常用于制造航空发动机零件。W-1 gh10i 6合金的晶粒度控制是现场生产中的一大难题。特别是对于直径大于0150 mm的GH1016合金棒材，不仅要从整体上细化晶粒，还要将截面上的晶粒度差控制在2级以内。因此，准确掌握GH1016合金热变形过程中的晶粒再结晶规律，对于现场锻造工艺的制定具备极其重大的现实意义。

  热压试样的尺寸为:0.25mm×12mm，采用GLEEBLE -3500热模拟试验机进行热压试验:变形量为20%，40%，60%，应变速率为0。1、1和10年变形温度分别为:1000、1050、1100和1150 ℃,加热和冷却计划方案:样品以10 r-s 的速度加热到1150°C，保持180 S，然后以10 r s-*的速度降至变形温度，保持60s使样品温度均匀，压缩后用水冷却，保持高温组织。

  在不同的变形条件下，测得GH10I6合金的真应力应变曲线能够准确的看出，真应力-真应变曲线表现出两个典型特征:R的完全动态再结晶和各种应变速率下的部分动态再结晶。当应变速率一定时，随着变形温度的升高，流变应力曲线特征由典型的部分动态再结晶转变为完全动态再结晶。当变形温度一定时，随着应变速率的增加，流变应力曲线反映的局部动态再结晶特征更加明显。

  通常，应力-应变曲线的峰值应变可用于计算动态再结晶临界应变%，如公式(1)所示= (1)其中:k为材料的应变常数，取值为0.6 ~ 0.85；%是峰值应变。因为&值的范围很广，所以误差很大。因此，提出了包括变形温度和应变速率的临界应变表征模型，如公式(2)所示。EC = exp(a+bin e+c/T)(2)类型:a，奴隶。它们是物质常数；$是应变率；t是变形温度选取热压真应力-真应变曲线的峰值应变及对应的变形温度和应变速率，用数据拟合的平方公式做处理。结果如公式(3)所示。e，= exp( - 3。62 + 0.04771n东+ 3032。233/7*)(3)

  当变形量为60%，应变速率为10 s”时，GH1016合金动态再结晶组织随变形温度上升的典型变化如图3所示。从图3能够准确的看出，在1000次幻影变形过程中，加工动态再结晶过程已发生，随着变形温度的升高，晶界处细小动态再结晶晶粒的形核增加，动态再结晶晶粒的体积分数增加，直至所有新的细小动态再结晶晶粒形成并长大。

  当变形温度为1050 T，应变速率为10s-1时，随着压缩变形量的增加，GH1016合金的动态再结晶典范结构发生如图4所示的变化。从图4中能够准确的看出，当压缩变形量为20%时，显微组织中出现非常明显的混晶，这表明变形量接近临界变形量，变形后的晶粒发生聚集和再结晶，形成局部粗晶，最大晶粒尺寸在1050℃t时达到100 imo，随着变形量的增加，变形量离临界变形量越来越远，开始发生部分动态再结晶，随着变形量的进一步增加，形成更加细小完整的晶粒。这说明变形量的增加有利于促进动态再结晶过程。实验根据结果得出，GH1016合金的变形量为20%(应变约为0.22)的临界变形。

  变形量为20%时，不同变形条件下的典型聚集再结晶组织如图5所示。从图5能够准确的看出，随着变形温度和应变速率的变化，局部粗晶不会得到明显改善。在实际锻造工艺的设计过程中，应该避开这个区域，防止局部粗晶的形成。

  当变形温度为1100°C，变形量为40%时，随着应变速率的增加，GH1016合金动态再结晶的典型结构变化如图6所示。金相组织统计根据结果得出，随着应变速率的增加，GH1016合金的动态再结晶体积分数分别为99%、95%和90%。根据结果得出，在相同的变形温度和压缩变形量下，动态再结晶晶粒的体积分数随着应变速率的增大而减小，这是动态再结晶时间缩短的结果。而动态再结晶形成的晶粒大小差别不大。能够准确的看出，在本试验条件下，变形量和变形温度对GH1016合金的动态再结晶影响较大，而应变速率影响较小。

  结合临界变形条件方程和各种变形工艺参数下GH1016合金动态再结晶组织和再结晶积分数的统计结果，考虑临界变形量、应变速率和变形温度对动态再结晶的交互作用，能够获得动态再结晶状态图，如图7所示。图7中Z参数的计算公式为[6]: Z =，exp[456550/(8。314吨)]

  从图7能够准确的看出，GH1016合金具有较宽的局部动态再结晶区，动态再结晶开始的临界变形低于普通微合金钢和合金钢。根据图7中数据的计算，当发生完全动态再结晶时，压缩变形应至少大于40%。另外，由于InZ是温度的反函数，温度越高，InZ越小，越容易落入安全的动态再结晶区。因此，需要在较高的变形温度下成形。因此，在精锻过程中，不可能控制GH1016合金坯料的中心位置在完全动态再结晶区锻造，但能够最终靠控制在部分动态再结晶区锻造来细化晶粒。

  (2)在本实验条件下，GH1016合金热变形动态再结晶的临界应变方程为G = EXP(-3.62+0.0477 ln+3032.233/7)o。随着变形温度T的升高和应变速率的降低，动态再结晶的临界应变降低，随着变形量的增加，更容易发生完全动态再结晶。

  (3)在本实验条件下，利用临界变形条件方程和再结晶组织得到的动态再结晶状态图可用于制定GH1016合金在实际工业生产里的精锻工艺。