太原科技大学：镍基单晶合金横向高温力学性能研究(Inconel625／N06625／2.镍基变形高温合金4856)

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1、太原科技大学：镍基单晶合金横向高温力学性能研究

2、Inconel625／N06625／2.4856镍基变形高温合金

3、上海科技大学：**发现！双晶界对镍基高温合金的影响机制

太原科技大学：镍基单晶合金横向高温力学性能研究

图3 有限元模拟在不同网格数量条件下获得的应力应变曲，图4模拟与试验结果进行比较ts，图2 有限元模型，双晶界对镍基高温合金的影响机制

太原科技大学：镍基单晶合金横向高温力学性能研究

图3 有限元模拟在不同网格数量条件下获得的应力应变曲，图4模拟与试验结果进行比较ts，图2 有限元模型，。

应变速率为0.005/min当三个方向的应力应变曲线见图6时，弹性模量随方向偏差角度的增加而增加。具体计算结果见表3，类似于其他单晶高温金属。

这是由于方向不同，原子排列不同，弹性模量有方向依赖性，接近方向屈服应力，方向屈服应力明显低于方向和方向。

这是因为滑移系的方向不同Schmid由于不同的因素，以及在外力作用下激活滑数量的不同，后续流动应力的大小也与英语有关：KONG L Y，WU J G，WU L G，et al。

Elevated temperature tran，Nonferrous Alloys，2021，41(9):1 097-1102，文献引用，表4为不同初始方向下的激活滑移系Schmid可以看出，滑移系对应于取向和初始取向Schmid因子。

滑移系(-1 1 1)和滑移系(1 -1 1)有，其他6个滑移系Schmid因子为0.32.这可能是初始向下屈服强度较低的原因。 0.005/min(2)弹性模量随偏转角度的增加而增加，方向表现为更大值。

在横向拉伸过程中，与方向滑移系激活的数量不同，Schmid因素也不同，这是横向拉伸显示各向异性的主要原因，但晶粒在Z轴周围旋转。

屈服应力会随着应变率的增加而增加，表现出一定的敏感性，，不同方向下的方向演变见图8，左边是3个不同方向下的{111}极图，右边是拉伸后的极图。

在拉伸过程中，三种不同方向的晶粒绕Z轴旋转。由于其激活的滑移系统，方向晶粒的旋转幅度更小，方向晶粒的旋转幅度更大Schmid由于因素高，取向晶粒旋转复杂。晶粒不仅绕Z轴旋转，还绕X轴和Y轴小角度旋转。样品有限元模型见图2。

根据样品的一端固定HB5195-1996进行0.005/min拉伸位移为4mm更后，模型中的每个单元代表一个晶粒，以确保试件中间25的计算效率和准确性mm图3显示了细化程度对工程应力应变曲线的影响。

采用924个单元和1个单元 100和1 300单，模拟结果误差不超过5%，既能保证计算结果的准确性，又能保证计算效率。因此，上述有限元模型采用924个单元进行详细计算，并根据3.1给出初步计算值，比较试验结果。

标定得到DD6在760 ℃见表2。图4为有限元模拟和试验工程应力应变曲线。可以看出，模拟结果与试验结果一致，图1 样品几何尺寸。

?，?，?，晶体塑性理论模型中的参数主要有以下几类:(1)弹性，(2)滑移率参数n、y0(a)。

(3)硬化参数h0、t0、ts、q，准确标记上述参数是晶体塑性有限元数值模拟，第二代镍基单晶高温合金DD当温度低于9000时，6的化学成分见表1。 ℃时。

八面体滑移系启动，滑移系，有四个滑移面，三个滑移方向，共有12个滑移系，为参数标定的准确性进行后续工作CPFEM模拟计算，对DD6进行高温纵向(即 )取向拉伸。

拉伸样品尺寸见图1。HB5195-1996进行760 ℃研究亮点，中文：孔令宇、武建国、武雷刚。

等.2021、41(9)：11基于晶体塑性镍基单晶合金横

向高温力学性能研究 097-1 102，?，图7 研究背景，图8 晶粒变形前后不同方向的{111}极图。

目前，对镍基单晶水平拉伸的研究较少。考虑到镍基高温合金垂直于水平拉伸性能的研究，根据玉健等DD6水平高温拉伸试验结果采用晶体塑性有限元计算晶体塑性本构模型参数，并在不同晶体方向和应变率条件下使用计算结果进行水平。 三种横向拉伸样本示意图，(a)[100](b)[120](c)[1。

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?，晶粒滑动对晶粒编织变化及其宏观力学性能的研究起着重要作用。滑动系统的激活程度决定了材料屈服应力的大小，滑动系统可以通过研究不同的初始取向条件来激活。面心立方体结构包括12个滑动系统，图7显示了不同初始取向条件下的滑动系统及其对应性。

对于取 向（图7a），拉伸速率为0.005/min8个滑移系被激活，8个滑移系的剪切应变**值相对一致，均为0.003-0.0035之间的取向(图7)b）。

也有8个滑动系被激活，但主要集中在(-1 1 1)和滑移系(1 -1 剪切应变**值为0.112和0.13.三个初始取向中更大的取向(图7)c），激活了四个滑动系统。

其在(-1 1 1)和(1 -1 1)滑移系的剪切值分别为0.085和00.095，（1）通过CPFEM拟合的本构参数可以很好地表达在760 °C应变速率为0.005/min由于滑由于滑不同方向不仅表现出较低的屈服应力，因此与方向的屈服应力明显高于。

?，图10 加载速率对屈服应力的影响，研究内容，研究方法，，横向拉伸选择Y方向作为全局坐标。

也就是说，当有限元模型见图5时，方向、纵向方向、横向方向、横向方向、横向方向、横向则方向的横向模型。

取向B和C规则在(001)平面上的取向偏离角度α，若α=26°（取向B），如果横向样品是取向的α=45°（取向C），对于晶体塑性有限元模型，横向试样为取向，可见试样均在~边界附近。

令欧拉角∮1依次等于0°、26°和45°，另外两角等于0°可基单晶高温合金因其优异的高温机械性能而被广泛应用于航空发动机叶片高温、高应力等服务条件，以适应航空发动机叶片高温元模型。主应力轴的方向往往与镍基单晶平行。 因此，对镍基单晶合金取向的机械性能研究较多，但涡轮叶片的整体应力非常复杂，如槽也会垂直于方向拉应力，但叶片制造过程既不规定也不控制垂直于方向的组织，因此需要研究垂直于方向的水平拉伸机械性能，目前对镍基单晶水平拉伸的研究较少。

但这也是保证涡轮叶片机械性能优异的重要研究方向之一 晶体塑性理论是一种基于塑性变形的应变性能，TAYLOR G I晶体塑性运动学方程的早期提出为晶体塑性理论奠定了坚实的物理理论基础HILL R和RICE R J等待晶体塑性本构。 使其趋于完善，BURGERS W G 当滑动系统上的分切应力发生滑动时，该临界值称为临界分切应力。该理论可以解释晶体材料由位错运动引起的塑性变形，并计算与金属材料晶体结构特征密切相关的塑性变形。晶体塑性有限元法(Crystal Plastic，CPFEM)基于连续介质力学的理论基础。

为了研究镍基高温合金晶体材料的力学性能和微结构的演变，钟飞利用晶体塑性结构模型进行了描述GH模型中的参数由4169合金通过单向拉伸试验确定，叶成辉采用CPFEM对晶体塑性本构模型中的各种参数进行了研究，瑜健完成了第二代镍基高温合金DD6取向在760 ，并利用CPFEM模拟研究该方向，并使用它CPFEM在不同的应变率条件下进行单轴拉伸。

结果如图9所示。可以看出，随着应变率、屈服强度和加载率的增加，三种不同的初始取向下材料的应力应变响应都在0.5/min尽管镍基单晶高温合金横向取向不同，但在应变率下表现出更大的屈服强度。

但对加载速率的敏感性行为保持一致，抗拉强度为1万 MPa左右，即向条件下，不同的加载速率对屈服应力值的影响较小，屈服应力与应变速率的自然对数呈线性关系，表现出一定的敏感性。

Inconel625／N06625／2.4856镍基变形高温合金

碳(C)≤.，锰(Mn)≤.，镍(Ni)≥8，硅(Si)≤.磷(P)≤.。

硫(S)≤.，铬(Cr).～.，铁(Fe) ≤.，铝(Al) ≤.，钛(Ti) ≤.。

硫(S)≤.，铬(Cr).～.，铁(Fe) ≤.，铝(Al) ≤.，钛(Ti) ≤.。

铌(Nb) .～.，钴(Co) ≤.，钼(Mo)8.热处理：9-℃保温-小时，快速空冷或水冷，合金为面心立方晶格结构。

当在约650℃长期保温满足后，碳颗粒与不稳定四元的分离将转化为稳定Ni3，Ti)镍铬矩阵中的钼、铌成分在固溶强化后会提高数据的机械功能，但塑性会下降。 Incoloy 哈氏合金，20，330，718，800，80，158 –0185 -9914，17-4PH（sus630）、17-7PH（sus，弹性合金：熔化温度：1290~1350℃，Inconel 600、601、617、625、6。

因科洛伊合金的物理功能：，类似牌号，GH软磁合金：，耐腐蚀合金：，密度：ρ=8.4g/cm膨胀合金：。 4J28、4J29(玻璃烧结)J32、4J3，Hastelloy C、C-4、C-22（N执行标准：ASTM B/ASME SB-、ASTM，3J01、3J09、3J21、3J蒙乃尔合金35等：Monel 400（N04400）、M，机械性能：抗拉强度：σb≥78Mpa，屈服强度σb≥79Mpa：延伸率：δ≥%，硬度:HB-。

合金密度：8.g/cm，熔点：9- ℃，磁性：无，N4、N5（N02201）N6、N7（N02200，沉淀硬化钢/双相不锈钢，供应规格:棒材 、板、管、带、毛细管、丝、J06、1J12、1J22、1J27、1J30、，GH3030、GH4169、GH3128、GH14。

产品:哈氏合金、高温合金、铜镍合金、英科耐尔、蒙乃、镍基合金等。Incone l Alloy dao、NS，GH625合金是以钼铌为主要强化元素的固溶强化型镍，具有优良的耐腐蚀和抗氧化功能。

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　　从低温到980摄氏度均具有良好的拉伸功能和