GH3128高温合金抗拉强度、疲劳强度和断裂韧性能GH128

引言

GH3128合金通常用作航空材料，因为它具有优异的抗拉强度、疲劳强度和断裂韧性[1]。典型的代表是用于航空发动机的GH3128薄壁异形曲面部件。由于此类部件的结构复杂且材料不易变形，因此通常采用热常规纺丝成型来成型[[2]，[3]，[4]]。在热常规旋压过程中，材料主要受到拉应力的影响，因此有必要了解材料在拉伸过程中的变形行为。同时，根据材料面积的减小，可以推断出材料在纺丝过程中的极限变薄率。另一方面，为了节省以往的研究成本，常采用有限元仿真方法对热旋丝进行仿真，获得合理的工艺参数。正确的材料应力-应变关系是模型中的一个重要参数，可以通过拉伸试验来证明。此外，成型零件的性能与材料的微观结构演变有关。然而，关于GH3128在高温变形过程中的力学性能和微观结构演变的报道很少。因此，获得高温合金的变形特性，包括热变形过程中的微观结构演化和材料行为，是选择和控制工艺条件的前提[[5]，[6]，[7]。

镍基高温合金在热变形过程中的微观组织主要受第二相和动态再结晶（DRX）的影响，这与高温合金的力学性能和加工性能密切相关[[8]，[9]，[10]，[11]]。 H. Pouraliakbar等[8]]研究了Al–6Mg合金的动态和静态软化现象。静态再结晶和动态重结晶分别是低应变率和高应变速率下的主要软化机理。Khalaj等[9]发现，等沟道角压的流动应力曲线表现出两种不同的行为。在低温或高应变速率下，变形初期流动应力增加;然而，在高温或低应变速率下，由于动态再结晶现象的发生，流动曲线从屈服点不断减小。次级相出现在不同变形条件下的溶液强化Ni基高温合金中，包括一些碳化物和拓扑紧密堆积相[12]。次级相的特性对微观结构和力学行为有重大影响[[13]，[14]，[15]，[16]]。由于第二相与基体材料之间的强度差异，在变形过程中，第二相周围会发生非均相变形。为了适应非均相变形，基体发生晶格旋转，并在第二相颗粒周围产生较大的定向梯度[13]。第二相粒子也对DRX有重大影响，要么延迟，要么刺激它。这种影响主要取决于碳化物的大小和空间分布[[17]，[18]，[19]]。然而，关于GH3128合金热变形过程中第二相的形成和转变及其对组织和力学行为的影响的研究很少。近年来，对镍基高温合金的热变形和DRX机理进行了一些研究。周等[20]研究了高温合金在热拉伸变形过程中的DRX机理。发现DRX机理与γʹ相的溶解有关。Li等[21]发现了高温合金热变形过程中DRX的多种成核机制，包括显性不连续DRX（DDRX）、辅助双诱导成核和可能的γ′刺激成核。Ouyang等[22]研究了镍基高温合金的热变形行为，并展示了两种类型的DRX机制：沿孪晶边界发生的DDRX和发生在预先存在的退火孪晶内的孪晶DRX（TDRX）。对于GH3128合金，江等[23]讨论了固溶温度和保持时间对微观组织的影响，他们发现加热温度在决定晶粒尺寸变化方面比保持时间更重要。Liu等[24]建立了GH3128合金在950–1150 °C下的本构方程。 然而，目前尚无关于GH3128在热变形过程中的微观结构演化和力学行为的详细报道。因此，有必要填补这一空白，为GH3128合金部件的热成型提供基础。

本研究通过实验研究了GH3128在热变形过程中的微观结构演化和力学行为。特别是讨论了第二相的沉淀规律、DRX特征和成核机理，以及微观组织与力学行为的关系。研究结果为GH3128合金的热加工提供了理论依据。

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