2024年3月7日发(作者：代晴丽)
第539卷第5期期2019年10月冶金与材料Vol.39No.5October2019MetallurgyandmaterialsU720Li高温合金热加工图陈志远（中国航发北京航空材料研究院，北京摘100095）要：通过origin软件绘制U720Li合金的DMM加工图，结合失稳判据，利用其得出最佳加工工艺参数范围。本研究工作对于U720Li合金工艺制定和理论模拟具有一定实践意义和理论价值，为后续制定U720Li合金的加工工艺和优化工艺参数提供了理论基础。关键词：U720Li合金；失稳判据；热加工图热力学和物理系统模拟为基础。DMM加工图将外界作表述外界作用的能量通过工件塑性变形耗散的信息。DMM加工图以大塑性变形连续介质力学、不可逆U720Li主要用于制造涡轮盘，涡轮盘，整个涡轮盘在不同的部位，受到的应力、工作温度以及介质作用程度都不同。因此，U720Li合金的高屈服强度、高疲劳强度以及良好的耐腐蚀性和组织稳定性使其成为涡轮盘材料的不二之选。涡轮在服役中既处于高温工作环境中，又要进行高强度的工作，地面燃气轮机对于材料的要求低于航空发动机，因此U720Li合金更能够胜任地面燃气轮机的涡轮制造材料。用与材料塑性形变消耗二者的能量联系在一起，可以利用加工图，可以更加方便的选区合适的加工区间，使得金属材料在加工后能够获得更好的性能11.1咱1暂U720Li合金“Li”的全称是“Lowinterstitial”，意为低间隙原子U720Li合金强化元素和强化酌忆相的含量都非常之U720Li合金简介。U720Li标准成分见表1。2高，强化元素含量14%，酌忆相含量40%~50%。受益于强化元素与强化酌忆相高含量，该合金使用温度较高，高温下依旧拥有优异性能，基于这一点，该合金主要用于制作工作温度650~750益的气压机盘和涡轮盘、在900益短时间工作的涡轮盘，在工作温度极高，不要求较长时间的使用寿命的战略导弹和大推力火箭发动机的动力装置中也有应用。1.2U720Li合金的应用2.1功率耗散因子曲线图U720Li合金热加工图分析耗散效率因子，所代表的是成形过程中组织演变所浊=m2m+1（1）耗散的能量与线性耗散能量的比例，其值为：功率耗散效率因子浊在温度为横轴，应变速率为纵轴的坐标图里用等值曲线表示即为功率耗散图，通过origin将横坐标编辑为T，纵坐标为lg着的功率耗散因子浊曲线图。2.2失稳判据在材料的热变形过程中，采用的变形机制不同，则镍基高温合金由于在高温下的优异性能，主要用于各种高温环境工作环境，而且普遍工作强度也比较高。表1Elementswt.%wt.%wt.%wt.%wt.%ElementsElementsElementsElements0.01~0.022.25~2.75臆0.15臆0.001臆0.00005SePbMnAlC15.5~16.54.75~5.25臆0.015臆0.002臆0.0005Te［O］PTiCr［2］U720Li合金的标准成分Bal0.01~0.02臆0.002臆0.0032臆0.00005Tl［N］SBNi14.0~15.50.025~0.05臆0.1臆0.0025臆0.0005CaAsCuZrCo1.0~1.5臆0.5臆0.0005臆0.0025SbAgFeW2.75~3.25臆0.2臆0.00005臆0.0012SnBiSiMo作者简介：陈志远（1984-），男，山东菏泽人，大学本科，工程师，研究方向：高温合金熔炼工艺。73
冶金与材料第39卷功率耗散系数也不同，所以不能只通过功率耗散图来判断哪些区域是适合选择的。（1）PRASAD失稳准则：孜（着）=ln（4）MURTY失稳准则：（5）SEMIATIN失稳准则：2m<浊a>5（2）GEGEL失稳准则：浊>0，m<0（ln着）（lnT）（3）MALAS失稳准则：m>0，m<0（ln着）（lnT）（4）（3）蓸mm+1蔀+m<0ln着（5）（6）（2）2.2对U720Li合金通过热压缩后得到应力-应变曲线功率耗散率图如图1所示，结合得到的流动应力数据，用程序绘制相应变形温度与应变速率下浊等值曲线，如图2所示。横坐标为变形温度T，纵坐标为应变速率对数lg着，曲线为功率耗散率浊。（a）900益（b）950益（c）1000益（d）1050益图1（e）1100益U720Li合金在各变形温度下不同应变速率的应力-应变曲线（f）1150益散图，还要结合失稳判据。2.2图3为U720Li合金不同条件下，不同失稳判据的表2U720Li合金不同失稳判据下的流变失稳区间失稳玉区：900~950益,5伊10-4s-1~10s-1U720Li合金流变失稳区间基于失稳判据的热加工图动态DMM热加工图。失稳判据MALAS流变失稳判据失稳判据GEGEL流变图2U720Li合金不同温度、不同应变速率的功率耗散图900~960益,1.78s-1~10s-1PRASAD流变失稳玉区：失稳判据失稳判据MURTY流变SEMIATIN失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~3.16伊10-2s-1失稳玉区：900~935益,5伊10-4s-1~10s-1失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~1.99伊10-2s-110-2s-1）、域区（1115~1150益，5伊10-4~10-3s-1）。查阅文献可得当功率耗散率值在40%以上时，合金发生动态再结从图2中可以看出，玉区（950~1050益，5伊10~5伊-4晶。这种动态过程同样伴随着位错的重组，会对合金高温成形性能有帮助。所以这2个区域为U720Li合金的适合加工区域。由于断裂与空穴之类的内部缺陷会对功率耗散值产生较大的影响，因此不能仅凭借功率耗920~975益,10-1s-1~10s-1流变失稳判据失稳域区：失稳玉区：900~920益,5伊10-4s-1~10-1s-1失稳芋区：1125~1150益,1.2s-1~10s-1失稳域区：1090~1150益,5伊10-4s-1~2伊10-2s-1失稳玉区：900~975益,5伊10-4s-1~1.6伊10-2s-1失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~1.35伊10-1s-1图4为U720Li合金在图3中5种失稳判据的叠加失稳芋区：1105~1150益,10-1s-1~10s-174
第5期陈志远等：U720Li高温合金热加工图（a）GEGEL失稳判据（b）MALAS失稳判据（c）PRASAD失稳判据（d）MURTHY失稳判据（e）SEMIATIN失稳判据图3U720Li合金不同失稳判据的热加工图图。分，可以发现该合金在高温和低温，多种表示失稳判据975耀1050益，应变速率为5伊10-4~5伊10-2s-1区间内，功率内，不会出现流变失稳现象。的阴影相互重叠。可以得出，U720Li合金在温度为耗散值大于40%，成形性能较好，而且不处于失稳区间3结语1050益，变形速率5伊10-4~5伊10-2s-1该区域内合金功率耗散率为40%。稳判据。参考文献图4U720Li镍基高温合金不同失稳判据加工图（1）U720Li合金适合加工的范围为变形温度975~（2）U720Li合金推荐使用PRASAD和MURTY失玉-Prasad；域-Gegel；芋-Malas；郁-Murty；吁-Semiatin芋、郁、吁判据出现流变失稳现象；右上区域中玉、域、郁、吁判据出现流变失稳现象；右下区域玉、域、芋、郁判据出现流变失稳现象。通过观察图中的这些重叠部域、芋、郁、吁判据出现流变失稳现象；左上区域玉、域、从图4中可以看出，U720Li合金在图中左下区域，［1］赵广迪，B和C对U720Li合金凝固偏析和热加工塑性的影响［D］.北京：中国科学技术大学，2017.［2］张继，孙晓峰，李嘉荣，等.中国高温合金手册［M］.北京：中国标准出版社，2012.75
2024年3月7日发(作者：代晴丽)
第539卷第5期期2019年10月冶金与材料Vol.39No.5October2019MetallurgyandmaterialsU720Li高温合金热加工图陈志远（中国航发北京航空材料研究院，北京摘100095）要：通过origin软件绘制U720Li合金的DMM加工图，结合失稳判据，利用其得出最佳加工工艺参数范围。本研究工作对于U720Li合金工艺制定和理论模拟具有一定实践意义和理论价值，为后续制定U720Li合金的加工工艺和优化工艺参数提供了理论基础。关键词：U720Li合金；失稳判据；热加工图热力学和物理系统模拟为基础。DMM加工图将外界作表述外界作用的能量通过工件塑性变形耗散的信息。DMM加工图以大塑性变形连续介质力学、不可逆U720Li主要用于制造涡轮盘，涡轮盘，整个涡轮盘在不同的部位，受到的应力、工作温度以及介质作用程度都不同。因此，U720Li合金的高屈服强度、高疲劳强度以及良好的耐腐蚀性和组织稳定性使其成为涡轮盘材料的不二之选。涡轮在服役中既处于高温工作环境中，又要进行高强度的工作，地面燃气轮机对于材料的要求低于航空发动机，因此U720Li合金更能够胜任地面燃气轮机的涡轮制造材料。用与材料塑性形变消耗二者的能量联系在一起，可以利用加工图，可以更加方便的选区合适的加工区间，使得金属材料在加工后能够获得更好的性能11.1咱1暂U720Li合金“Li”的全称是“Lowinterstitial”，意为低间隙原子U720Li合金强化元素和强化酌忆相的含量都非常之U720Li合金简介。U720Li标准成分见表1。2高，强化元素含量14%，酌忆相含量40%~50%。受益于强化元素与强化酌忆相高含量，该合金使用温度较高，高温下依旧拥有优异性能，基于这一点，该合金主要用于制作工作温度650~750益的气压机盘和涡轮盘、在900益短时间工作的涡轮盘，在工作温度极高，不要求较长时间的使用寿命的战略导弹和大推力火箭发动机的动力装置中也有应用。1.2U720Li合金的应用2.1功率耗散因子曲线图U720Li合金热加工图分析耗散效率因子，所代表的是成形过程中组织演变所浊=m2m+1（1）耗散的能量与线性耗散能量的比例，其值为：功率耗散效率因子浊在温度为横轴，应变速率为纵轴的坐标图里用等值曲线表示即为功率耗散图，通过origin将横坐标编辑为T，纵坐标为lg着的功率耗散因子浊曲线图。2.2失稳判据在材料的热变形过程中，采用的变形机制不同，则镍基高温合金由于在高温下的优异性能，主要用于各种高温环境工作环境，而且普遍工作强度也比较高。表1Elementswt.%wt.%wt.%wt.%wt.%ElementsElementsElementsElements0.01~0.022.25~2.75臆0.15臆0.001臆0.00005SePbMnAlC15.5~16.54.75~5.25臆0.015臆0.002臆0.0005Te［O］PTiCr［2］U720Li合金的标准成分Bal0.01~0.02臆0.002臆0.0032臆0.00005Tl［N］SBNi14.0~15.50.025~0.05臆0.1臆0.0025臆0.0005CaAsCuZrCo1.0~1.5臆0.5臆0.0005臆0.0025SbAgFeW2.75~3.25臆0.2臆0.00005臆0.0012SnBiSiMo作者简介：陈志远（1984-），男，山东菏泽人，大学本科，工程师，研究方向：高温合金熔炼工艺。73
冶金与材料第39卷功率耗散系数也不同，所以不能只通过功率耗散图来判断哪些区域是适合选择的。（1）PRASAD失稳准则：孜（着）=ln（4）MURTY失稳准则：（5）SEMIATIN失稳准则：2m<浊a>5（2）GEGEL失稳准则：浊>0，m<0（ln着）（lnT）（3）MALAS失稳准则：m>0，m<0（ln着）（lnT）（4）（3）蓸mm+1蔀+m<0ln着（5）（6）（2）2.2对U720Li合金通过热压缩后得到应力-应变曲线功率耗散率图如图1所示，结合得到的流动应力数据，用程序绘制相应变形温度与应变速率下浊等值曲线，如图2所示。横坐标为变形温度T，纵坐标为应变速率对数lg着，曲线为功率耗散率浊。（a）900益（b）950益（c）1000益（d）1050益图1（e）1100益U720Li合金在各变形温度下不同应变速率的应力-应变曲线（f）1150益散图，还要结合失稳判据。2.2图3为U720Li合金不同条件下，不同失稳判据的表2U720Li合金不同失稳判据下的流变失稳区间失稳玉区：900~950益,5伊10-4s-1~10s-1U720Li合金流变失稳区间基于失稳判据的热加工图动态DMM热加工图。失稳判据MALAS流变失稳判据失稳判据GEGEL流变图2U720Li合金不同温度、不同应变速率的功率耗散图900~960益,1.78s-1~10s-1PRASAD流变失稳玉区：失稳判据失稳判据MURTY流变SEMIATIN失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~3.16伊10-2s-1失稳玉区：900~935益,5伊10-4s-1~10s-1失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~1.99伊10-2s-110-2s-1）、域区（1115~1150益，5伊10-4~10-3s-1）。查阅文献可得当功率耗散率值在40%以上时，合金发生动态再结从图2中可以看出，玉区（950~1050益，5伊10~5伊-4晶。这种动态过程同样伴随着位错的重组，会对合金高温成形性能有帮助。所以这2个区域为U720Li合金的适合加工区域。由于断裂与空穴之类的内部缺陷会对功率耗散值产生较大的影响，因此不能仅凭借功率耗920~975益,10-1s-1~10s-1流变失稳判据失稳域区：失稳玉区：900~920益,5伊10-4s-1~10-1s-1失稳芋区：1125~1150益,1.2s-1~10s-1失稳域区：1090~1150益,5伊10-4s-1~2伊10-2s-1失稳玉区：900~975益,5伊10-4s-1~1.6伊10-2s-1失稳域区：1120~1150益,5伊10-4s-1~1.35伊10-1s-1图4为U720Li合金在图3中5种失稳判据的叠加失稳芋区：1105~1150益,10-1s-1~10s-174
第5期陈志远等：U720Li高温合金热加工图（a）GEGEL失稳判据（b）MALAS失稳判据（c）PRASAD失稳判据（d）MURTHY失稳判据（e）SEMIATIN失稳判据图3U720Li合金不同失稳判据的热加工图图。分，可以发现该合金在高温和低温，多种表示失稳判据975耀1050益，应变速率为5伊10-4~5伊10-2s-1区间内，功率内，不会出现流变失稳现象。的阴影相互重叠。可以得出，U720Li合金在温度为耗散值大于40%，成形性能较好，而且不处于失稳区间3结语1050益，变形速率5伊10-4~5伊10-2s-1该区域内合金功率耗散率为40%。稳判据。参考文献图4U720Li镍基高温合金不同失稳判据加工图（1）U720Li合金适合加工的范围为变形温度975~（2）U720Li合金推荐使用PRASAD和MURTY失玉-Prasad；域-Gegel；芋-Malas；郁-Murty；吁-Semiatin芋、郁、吁判据出现流变失稳现象；右上区域中玉、域、郁、吁判据出现流变失稳现象；右下区域玉、域、芋、郁判据出现流变失稳现象。通过观察图中的这些重叠部域、芋、郁、吁判据出现流变失稳现象；左上区域玉、域、从图4中可以看出，U720Li合金在图中左下区域，［1］赵广迪，B和C对U720Li合金凝固偏析和热加工塑性的影响［D］.北京：中国科学技术大学，2017.［2］张继，孙晓峰，李嘉荣，等.中国高温合金手册［M］.北京：中国标准出版社，2012.75