Inconel718是制造发动机涡轮盘、压气机盘等关键热端部件的重要材料,这类部件通常在高温和高压交互作用下工作,要求材料具有优秀抗低周疲劳性能。Inconel718合金具有Nb含量高的显著特点,容易形成偏析,再者通过锤击或压力机来锻造时,工艺参数难以准确控制,因而其锻件的晶粒度容易粗细不均,即形成混晶组织而影响锻件的力学性能。随着发动机安全性、可靠性要求的提高,获得组织细小均匀的锻坯及盘锻件成为关键。
Inconel718合金中以γ″作为主要强化相,δ相是γ″相的平衡相,是Inconel718合金的主要组成相之一。δ相的形貌、数量和分布对于合金的疲劳性能、持久性能、抗缺口敏感性和热加工性能有很大影响。一般认为,适量的δ相呈粒状均匀分布有利于合金的力学性能。鉴于δ相钉扎晶界,阻止晶粒长大的作用,Ruiz提出了δ相析出处理后再进行热变形的Delta工艺,通过适当的热加工工艺能够获得组织均匀细小的大尺寸Inconel718锻坯件,尤其在非等温变形普通工艺难于控制时,Delta工艺更易于获得均匀细小的组织。
研究人员采用金相显微镜、电子背散射衍射技术以及透射电镜研究了在950~1100℃、应变速率为10-3~1s-1Delta工艺加工的718合金热压缩过程中的流变应力特性及其显微组织。研究结果表明:
应力峰值随应变速率增大而增大,随变形温度下降而增大。表观激活能为467kJ/mol。
由于存在较多未溶解的δ相而诱导应变硬化,使应力指数随变形温度下降而增大。在较高变形温度下δ相量的减少弱化了它对位错移动的抑制作用,导致大范围的动态再结晶。
动态再结晶晶粒的量随变形温度升高而增多,随应变速率下降而增多。
热变形过程中,δ相形貌从长针状→短针状→球状。与静态溶解条件相比,δ相在热变形条件下的溶解速度大大加快。
热变形过程中δ相的溶解特性对动态再结晶有很大影响。动态再结晶的成核机理主要是原始晶界发生鼓肚以及δ相刺激所为。(晓红)