拉伸和低周疲劳条件下Inconel783合金的动态应变时效

　　Inconel783是一种新的具有低热膨胀系数的Ni-Co基高温合金，开发该合金的目的是使合金保持高强度和优良耐腐蚀强度的同时具有低热膨胀系数，从而使合金能够用于制造飞机燃气涡轮部件，如环、铸件以及可提高涡轮工作效率的叶片尖间隙护件等。具有低热膨胀系数是降低合金中Cr含量的结果。除了燃气涡轮发动机部件，低热膨胀系数高温合金的潜在用途是熔融反应堆用超电导磁铁。与常用的和人们熟知的这类高温合金如Incoloy903、907、908及909相比，783合金含有约5%的较高Al含量。提高Al含量有利于在奥氏体基体中形成除共格Ni3Al型γ′沉淀外，还形成非共格NiAl型β相。在晶间和晶内位置断断续续地出现的β相具有抗应力加速晶间氧化（SAGBO）的能力，SAGBO是这类高温合金非常敏感的一种应力腐蚀开裂。与其他同类合金相比，783合金还拥有提高的抗盐雾腐蚀能力，所以它是海上涡轮的合适选材。同时奥氏体基体赋予合金力学性能和加工性能的良好匹配，γ′为合金的沉淀强化相。

　　在燃气涡轮和飞机发动机中涡轮叶片的工作条件和工作环境要求合金具有优良的高温拉伸强度、韧性及抗低周疲劳性能。研究人员研究了在不同温度-应变速率下的拉伸形变和低周疲劳条件下动态应变时效的影响。合金化学成分如表1所示。合金热加工成棒材，然后经过3步热处理：（1）在1393K退火1h，空冷；（2）在1116K时效4h，空冷（β-时效）；（3）在991K时效8h，炉冷至894K,在该温度下保温8h，然后空冷至室温（γ′-时效）。

表1 Inconel783合金的化学成分（wt.%）

　　合金中β相约含31%Al、30%Ni、24%Co和15%Fe（atom%），3步热处理后形成的γ′沉淀物的平均尺寸为30～40nm。拉伸试验温度范围473～798K，应变速率3×10-5s-1～3×10-3s-1。低周疲劳试验温度300～923K，恒定应变速率3×10-3s-1。试样结果：

　　发现Inconel783合金在低周疲劳负载下、573～723K温度范围内呈现动态应变时效，在该温度范围内观察到周期软化程度最低。

　　发现与半寿命拉伸应力相比，摩擦应力受动态应变时效的影响更大。

　　在拉伸形变条件下，在573～748K温度范围内观察到动态应变时效。

　　合金中出现动态应变时效是分别在低温和高温区域间隙原子（C）与替代原子（Cr）相互作用的结果。