英科耐尔Inconel 625合金的物理性能
摘要:Inconel625合金是一种固溶强化镍基变形高温合金，具有优异的耐腐蚀性和耐高温氧化性。在980℃及以下，它仍然具有应力腐蚀、良好的疲劳性和高温力学稳定性。根据其性能，广泛应用于核电、海洋、化工等领域。本文通过热挤压成型工艺成功制备了Inconel625合金棒材，并在此基础上研究了其在高温热腐蚀环境下的性能。在高温复杂的服务环境下，Inconel625合金的机械性能在较窄的温度范围内表现出不稳定性，即合金的温度敏感性。本文以合金在高温热腐蚀下的相变转化为切入点，通过设计不同温度、不同时间下的及时性试验、热腐蚀试验和不同温度的蠕变试验，分析了微观组织演变和机械性能的变化规律，进一步研究了合金在服务环境中的相变转化机制，找出了相变与温度敏感特性之间的内在关联。
研究了相变转化对热挤压Inconel625合金微观组织演变和性能的影响机制，通过不同温度、不同时效时间的高温和常温拉伸实验。研究发现，在650℃和800℃下，随着时效性的增加，材料的屈服强度和抗拉强度呈上升趋势，尤其是屈服强度；在750℃下，随着时效性的增加，样品的强度呈现先增后减的趋势，样品的力学性能下降γ''→δ相的变化与孔隙缺陷、微裂纹的形成有关。在高温拉伸和常温拉伸下，随着时效时间的增加，δ随着相数的增加，样品的延伸率呈下降趋势。当温度为650℃时，样品的晶粒尺寸一直在增加，当时效时间为150h时，平均晶粒尺寸达到最大值为380℃μm；由于时效温度达到750℃以上，时效时间超过75h，因此时效温度超过750℃δ相对于晶界的钉扎作用和Nb原子的拖拽作用，晶粒出现明显的细化现象。高温拉伸试样发生动态再结晶，使800℃时效后试样的晶粒细化更加明显。650℃~800℃发生γ''到δ相变转化使样品的机械性能不稳定，同时使样品的机械性能不稳定δ相的形态由颗粒状向针状魏氏体组织转变，其作用也发生了变化，导致Inconel625合金对温度敏感。
通过不同温度的蠕变实验，研究了相变、温度和相变强化机制对热挤压Inconel625合金微观组织演变和性能的影响规律。研究表明，当蠕变载荷在720℃以下为250MPa时，Inconel625合金具有优异的抗蠕变性能。当温度高于720℃时，样品进入蠕变加速阶段，随着温度的升高，颗粒状δ阶段开始在晶体边界沉淀并聚集成短棒，最后以针状的形式在晶体表面扩展，增加了样品的蠕变速率，导致其蠕变性能下降。当蠕变温度为720℃~740℃时，样品表面没有双晶体，此时η相沿着γ′堆叠层在沉淀物中错误分布，抑制其成为双晶体，相变强化机制提高了合金的抗蠕变性能。在750℃时，蠕变过程中产生了大量的形变双晶体，表明相变强化机制失效或不起主要作用。此时，形变双晶体是蠕变机制的主导机制。
通过不同温度和时间的热腐蚀实验，研究了热腐蚀对热挤压Inconel625合金微观组织演变和性能的影响规律。研究发现，合金经熔盐热腐蚀后，其表面沉淀的致密氧化物为Cr2O3和Fe3O4和NiCr2O4；900℃熔盐处理后，金属基体与氧化物之间形成过渡层，其成分为NiO与Ni3S2；随着腐蚀时间的增加，硫化物在合金表面不断沉淀和聚集。650℃熔盐处理后，随着热腐蚀时间的增加，样品强度呈上升趋势，延伸率仍呈下降趋势。与650℃时效后的室温拉伸相比，强度和延伸率的变化趋势是一致的，但强度优于同时效后的室温拉伸强度，而延伸率低于同时效后样品的延伸率。这是由于熔盐的阻碍γ''向δ结果是熔盐促进晶界和晶体中Cr23C6的沉淀。经900℃熔盐处理后，样品的抗拉强度和延伸率呈下降趋势；屈服强度呈先降后升最后降的趋势，但总体呈下降趋势。沿着富NB块状MC碳化物在晶界形成的孔洞，硫化物迅速扩散，γ''向δ不断的转化共同导致材料强度和塑性下降。
