高溫合金

Inconel 625高溫合金是一種非磁性，耐腐蝕和抗氧化的鎳鉻合金。Inconel 625的高強度是由於(yu) 鉬和铌在合金的鎳鉻基體(ti) 上硬化結合而成的。Inconel 625對各種異常嚴(yan) 重的腐蝕性環境具有的抵抗力，包括高溫效應（例如氧化和滲碳），包括腐蝕。它在從(cong) 低溫到最高2000°F（1093°C）的高溫範圍內(nei) 的出色強度和韌性，主要來自難熔金屬Co和鉬在鎳鉻基體(ti) 中的固溶作用。鎳鉻合金625具有出色的抗點蝕和縫隙腐蝕的能力，高的腐蝕疲勞強度，高拉伸強度以及抗應力腐蝕開裂對氯離子的抵抗力-使其成為(wei) 海水應用的選擇。鉻鎳鐵合金用於(yu) 航空航天應用以及海洋應用。這種合金的常見應用是彈簧，密封件，用於(yu) 潛水控製裝置的波紋管，電纜連接器，緊固件，撓性裝置和海洋學儀(yi) 器組件。

熱膨脹係數：in / in /°F（m / m /°C）

68 -400°F（20 -204°C）：7.3 x 10·6（13.1）68 -600°F（20 -315°C）：7.5 x 10·6（13.5）68 -800°F（20- 427°C）：7.7 x 10·6（13.9）

磁導率H = 200Osted退火：1.0006彈性模量：拉伸時的ksi（MPa）30.2 X 103（208 X 103）熔化範圍：2350 -2460°F（1290 -1350°C）

鎳卷產(chan) 品形式：

Inconel 625帶鋼卷Inconel 625鋁箔卷鎳625色帶卷鎳絲(si) 產(chan) 品形式

鎳625異形線Inconel 625圓線625合金扁線Inconel 625方線極限抗拉強度：120 KSI min（827 MPa min）

屈服強度：（0.2％偏移）60 KSI min（414 MPa min）伸長率：30％min（規格> 0.040inched＃1-熱軋退火和除鱗。它有條狀，箔狀和絲(si) 帶狀。它用於(yu) 不需要光滑裝飾的應用。

冷軋，退火和除氧化皮產(chan) 生的無光精加工。用於(yu) 深衝(chong) 零件和在成型過程中需要保留潤滑劑的零件。

通過冷軋，退火和除氧化皮產(chan) 生的光滑表麵。退火後，通過拋光輥添加了輕微的冷軋道次，使其表麵光潔度比2D高。光亮退火冷軋和光亮退火光亮退火冷軋亞(ya) 光麵和光亮退火，通過冷軋和光亮退火產(chan) 生的光滑表麵。使用高度拋光的輥進行的光通過可以產(chan) 生光滑的表麵效果。2BA麵漆可用於(yu) 需要在成型零件上進行光麵漆的輕度成型應用。拋光-滿足特定拋光要求的各種砂礫拋光。

XC-額外清潔的光亮退火或光亮退火和冷軋潤滑脂-超光亮飾麵（用於(yu) 裝飾應用）肥皂-在回火鋼絲(si) 上的肥皂塗層，可充當潤滑劑。

lnconel 625無法進行硬化熱處理。

Inconel 625高溫合金具有出色的焊接性和釺焊性。

摘 要：為(wei) 了研究 Inconel625 在較高溫度和應變率變化範圍內(nei) 的熱變形行為(wei) ，采用 CSS 電子萬(wan) 能試驗機和分離式霍普金森壓杆試驗裝置對 Inconel625 進行準靜態試驗和霍普金森壓杆試驗，在溫度為(wei) 20~800 ℃、應變率為(wei) 0.001~8000 s1 範圍內(nei) 得到 Inconel625 的真實應力—應變曲線。

結果表明：隨著溫度的升高，Inconel625 的流動應力與(yu) 屈服應力並不單一地隨應變率增大而增大，同一溫度條件下，隨著應變率的增加，Inconel625 的真實應力先增大後減小(分界線是應變率為(wei) 6000 s1)；同一應變率條件下，Inconel625的真實應力隨著溫度的升高而減小。

基於(yu) Johnson-Cook 模型對其真實應力應變曲線進行擬合分析，經過計算得到模型的預測值與(yu) 實驗值的相關(guan) 性和絕對誤差，並進一步改進 Inconel625 的 Johnson-Cook 本構模型，使模型能夠更好地反映 Inconel625 在較高溫度和應變率變化範圍內(nei) 的熱變形規律。

Inconel625 是一種典型的鎳基變形，該合金中的 Cr、Mo、Nb 含量高，固溶強化作用強烈，以其高強度、高韌性以及優(you) 良的抗疲勞性能被廣泛應用於(yu) 石油、造船、核電工業(ye) 、航空航天和化工等行業(ye) [14]。由於(yu) Inconel625 在切削過程中不易散熱，極易產(chan) 生熱量堆積，使刀具磨損嚴(yan) 重，切削加工性能差。因此，研究其切削熱變形規律具有十分重要的意義(yi) 。

本構方程作為(wei) 研究切削過程中材料熱變形規律的一個(ge) 重要的數學模型，能夠表征材料的塑性流變特征，有效地預測材料的穩態流動應力，為(wei) 切削過程有限元仿真提供理論依據。目前，國內(nei) 外學者對材料的本構方程進行了大量的研究。

研究人員在應變率為(wei) 3×104~1 s1、溫度為(wei) 950~1150 ℃範圍內(nei) 對 Ni-Cr-Co 基進行了熱壓縮試驗，得到了材料的雙曲正弦本構模型[57]。魏洪亮等[8]利用準靜態拉伸、對稱循環和非對稱循環試驗研究 GH4169 的本構關(guan) 係，使用非線性優(you) 化算法修正了該材料的 Choboche本構模型[912]。

研究人員開發了一種高溫霍杆試驗裝置[1314]，對 Ti6Al4V 合金從(cong) 室溫到 1000 ℃，應變率 1400 s1 範圍內(nei) 的壓縮試驗，通過試驗結果得出了Ti6Al4V 合金的修正的Johnson-Cook 本構方程，修正後的 Johnson-Cook 本構方程更適合表達該鈦合金的再結晶溫度附近的動態行為(wei) [1516]。

應用模糊神經網絡的方法，引用 Z-H 參數，建立了GH4169 在應變率為(wei) 0.1~50 s1和溫度為(wei) 1203~1323 K範圍內(nei) 的 Arrhenius 本構模型。對粉末 FGH95 的黏塑性力學行為(wei) 進行了研究，並以此為(wei) 基礎建立了粉末的 Bonder-Partom 統一彈黏塑性本構模型。研究人員對 Inconel625 在高溫段的熱變形行為(wei) 也做了相關(guan) 研究，並歸納出了該合金在高溫段變形的 Arrhenius 型本構方程[1922]。

對 Inconel625 在高溫、低應變率條件下的熱變形行為(wei) 做了研究，歸納出了該合金在這種條件下的 Johnson-Cook 本構模型。

然而，上述研究大多局限於(yu) 較窄的溫度範圍和較低的應變率條 件下[2425]，切削是在一個(ge) 高溫和應變率變化十分複雜的環境下進行的過程，因此上述模型不能夠有效描述材料在切削過程中的熱變形行為(wei) 。Johnson-Cook 本構模型以其參數簡單、準確率高以及更加接近切削實際的特點被廣泛應用於(yu) 切削有限元仿真中[2627]。

因此，建立一種在高溫以及應變率變化較大範圍的Inconel625 的 Johnson-Cook 本構模型十分必要。

為(wei) 了解決(jue) 上述問題，本文作者在不同溫度範圍和應變率條件下對 Inconel625 進行準靜態壓縮試驗和霍普金森壓杆試驗，分析其熱變形規律，建立Inconel625 的 Johnson-Cook 本構模型，分析其應力應變關(guan) 係，計算模型的相關(guan) 度和絕對誤差，並在此基礎上對模型做進一步修正，使其能夠更加準確地反映 Inconel625 在較高溫度和應變率變化範圍內(nei) 的熱變形行為(wei) 。

1 試驗

1.1 試驗材料及試樣製備

本試驗所用材料為(wei) 鍛態 Inconel625 棒材，其化學成分見表 1。試驗分兩(liang) 階段：第一階段為(wei) Inconel625 的準靜態壓縮試驗，第二階段為(wei) Inconel625 高溫合金的霍普金森壓杆試驗。準靜態壓縮試驗采用 d 5 mm×5 mm 的圓柱形試樣，除幾何尺寸要求外，還要有較好的平行度和垂直度，均保持在0.01 mm 左右，表麵粗糙度為(wei) 1.6 mm。霍普金森壓杆試驗在兩(liang) 套壓杆裝置上進行，采用圓柱形試樣，試樣規格分別為(wei) d 5 mm×5mm、d 4 mm×4 mm、d 2 mm×2 mm，試樣的加工精度和加工方式與(yu) 準靜態壓縮試驗相同。

1.2 試驗方法

在 CSS 電子萬(wan) 能試驗機上進行的準靜態壓縮試驗，試驗條件為(wei) 室溫(20 ℃)，選取應變速率為(wei) 0.001 s1，壓縮速率為(wei) 0.3 mm/min。試驗采用 d 5 mm×5 mm。

試樣，為(wei) 減小試驗誤差，試驗重複進行 3 次。

在霍普金森壓杆試驗裝置上進行的動態力學性能試驗，設計試驗溫度為(wei) 20~800 ℃，應變率為(wei) 1500~ 8000 s1。

試驗采用 d 5 mm×5 mm，d 4 mm×4 mm和 d 2 mm×2 mm 3 種試樣，其中 d 5 mm×5 mm，d 4 mm×4 mm 的試樣用於(yu) 低應變率條件下，用直徑為(wei) 13 mm 的撞擊杆、入射杆和透射杆進行試驗；d 2 mm×2 mm 的試樣用於(yu) 高應變率條件下，用直徑為(wei) 5 mm 的撞擊杆、入射杆和透射杆進行試驗。為(wei) 減小試驗誤差，每組試驗重複進行 3 次具體(ti) 試驗方案如表 2 所列。

2 結果及分析

2.1 準靜態壓縮試驗

材料的真實應力應變之間的關(guan) 係能直接反映出材料流動應力與(yu) 變形條件之間的關(guan) 係，同時也是材料內(nei) 部組織性能變化的宏觀表現。從(cong) 材料的真實應力應變曲線上可以看出，材料在變形過程中是否發生動態再結晶，當真實應力 隨真實應變 的增加而增加時，材料發生加工硬化。

Inconel625 高溫合金的準靜態壓縮試驗真實應力應變曲線如圖 1 所示，從(cong) 圖 1 中可以看出，材料的真實應力隨應變的增加而增加，在準靜態載荷壓縮狀態下材料沒有明顯的屈服階段，也沒有產(chan) 生動態再結晶，但有明顯的加工硬化產(chan) 生，這是由於(yu) 金屬材料在形成塑性變形時，金屬晶格發生了彈性畸變，這就阻礙了金屬內(nei) 部的滑移。畸變越嚴(yan) 重，則塑性變形產(chan) 生越困難、變形抗力越大。隨著變形程度增加，晶格的畸變也隨之增大導致滑移帶產(chan) 生較嚴(yan) 重的彎曲，這使得金屬變形抗力變得更大，出現加工硬化。