Nickelvac625 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的高強度是由于鉬和鈮在合金的鎳鉻基體上硬化結(jié)合而成的。Inconel 625對各種異常嚴重的腐蝕性環(huán)境具有的抵抗力，包括高溫效應(yīng)（例如氧化和滲碳），包括腐蝕。它在從低溫到最高2000°F（1093°C）的高溫范圍內(nèi)的出色強度和韌性，主要來自難熔金屬Co和鉬在鎳鉻基體中的固溶作用。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(yīng)力腐蝕開裂對氯離子的抵抗力-使其成為海水應(yīng)用的選擇。鉻鎳鐵合金用于航空航天應(yīng)用以及海洋應(yīng)用。這種合金的常見應(yīng)用是彈簧，密封件，用于潛水控制裝置的波紋管，電纜連接器，緊固件，撓性裝置和海洋學(xué)儀器組件。

熱膨脹系數(shù)：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(dǎo)率H = 200Osted退火：1.0006彈性模量：拉伸時的ksi（MPa）30.2 X 103（208 X 103）熔化范圍：2350 -2460°F（1290 -1350°C）

鎳卷產(chǎn)品形式：

Inconel 625帶鋼卷Inconel 625鋁箔卷鎳625色帶卷鎳絲產(chǎn)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(guī)格> 0.040inched＃1-熱軋退火和除鱗。它有條狀，箔狀和絲帶狀。它用于不需要光滑裝飾的應(yīng)用。

冷軋，退火和除氧化皮產(chǎn)生的無光精加工。用于深沖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(chǎn)生的光滑表面。退火后，通過拋光輥添加了輕微的冷軋道次，使其表面光潔度比2D高。光亮退火冷軋和光亮退火光亮退火冷軋亞光面和光亮退火，通過冷軋和光亮退火產(chǎn)生的光滑表面。使用高度拋光的輥進行的光通過可以產(chǎn)生光滑的表面效果。2BA面漆可用于需要在成型零件上進行光面漆的輕度成型應(yīng)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-超光亮飾面（用于裝飾應(yīng)用）肥皂-在回火鋼絲上的肥皂涂層，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釬焊性。

摘 要：為了研究 Inconel625 在較高溫度和應(yīng)變率變化范圍內(nèi)的熱變形行為，采用 CSS 電子萬能試驗機和分離式霍普金森壓桿試驗裝置對 Inconel625 進行準靜態(tài)試驗和霍普金森壓桿試驗，在溫度為 20~800 ℃、應(yīng)變率為 0.001~8000 s1 范圍內(nèi)得到 Inconel625 的真實應(yīng)力—應(yīng)變曲線。

結(jié)果表明：隨著溫度的升高，Inconel625 的流動應(yīng)力與屈服應(yīng)力并不單一地隨應(yīng)變率增大而增大，同一溫度條件下，隨著應(yīng)變率的增加，Inconel625 的真實應(yīng)力先增大后減小(分界線是應(yīng)變率為 6000 s1)；同一應(yīng)變率條件下，Inconel625的真實應(yīng)力隨著溫度的升高而減小。

基于 Johnson-Cook 模型對其真實應(yīng)力應(yīng)變曲線進行擬合分析，經(jīng)過計算得到模型的預(yù)測值與實驗值的相關(guān)性和絕對誤差，并進一步改進 Inconel625 的 Johnson-Cook 本構(gòu)模型，使模型能夠更好地反映 Inconel625 在較高溫度和應(yīng)變率變化范圍內(nèi)的熱變形規(guī)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(yōu)良的抗疲勞性能被廣泛應(yīng)用于石油、造船、核電工業(yè)、航空航天和化工等行業(yè)[14]。由于 Inconel625 在切削過程中不易散熱，極易產(chǎn)生熱量堆積，使刀具磨損嚴重，切削加工性能差。因此，研究其切削熱變形規(guī)律具有十分重要的意義。

本構(gòu)方程作為研究切削過程中材料熱變形規(guī)律的一個重要的數(shù)學(xué)模型，能夠表征材料的塑性流變特征，有效地預(yù)測材料的穩(wěn)態(tài)流動應(yīng)力，為切削過程有限元仿真提供理論依據(jù)。目前，國內(nèi)外學(xué)者對材料的本構(gòu)方程進行了大量的研究。

研究人員在應(yīng)變率為 3×104~1 s1、溫度為 950~1150 ℃范圍內(nèi)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(gòu)模型[57]。魏洪亮等[8]利用準靜態(tài)拉伸、對稱循環(huán)和非對稱循環(huán)試驗研究 GH4169 的本構(gòu)關(guān)系，使用非線性優(yōu)化算法修正了該材料的 Choboche本構(gòu)模型[912]。

研究人員開發(fā)了一種高溫霍桿試驗裝置[1314]，對 Ti6Al4V 合金從室溫到 1000 ℃，應(yīng)變率 1400 s1 范圍內(nèi)的壓縮試驗，通過試驗結(jié)果得出了Ti6Al4V 合金的修正的Johnson-Cook 本構(gòu)方程，修正后的 Johnson-Cook 本構(gòu)方程更適合表達該鈦合金的再結(jié)晶溫度附近的動態(tài)行為[1516]。

應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，引用 Z-H 參數(shù)，建立了GH4169 在應(yīng)變率為 0.1~50 s1和溫度為 1203~1323 K范圍內(nèi)的 Arrhenius 本構(gòu)模型。對粉末 FGH95 的黏塑性力學(xué)行為進行了研究，并以此為基礎(chǔ)建立了粉末的 Bonder-Partom 統(tǒng)一彈黏塑性本構(gòu)模型。研究人員對 Inconel625 在高溫段的熱變形行為也做了相關(guān)研究，并歸納出了該合金在高溫段變形的 Arrhenius 型本構(gòu)方程[1922]。

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

然而，上述研究大多局限于較窄的溫度范圍和較低的應(yīng)變率條 件下[2425]，切削是在一個高溫和應(yīng)變率變化十分復(fù)雜的環(huán)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。Johnson-Cook 本構(gòu)模型以其參數(shù)簡單、準確率高以及更加接近切削實際的特點被廣泛應(yīng)用于切削有限元仿真中[2627]。

因此，建立一種在高溫以及應(yīng)變率變化較大范圍的Inconel625 的 Johnson-Cook 本構(gòu)模型十分必要。

為了解決上述問題，本文作者在不同溫度范圍和應(yīng)變率條件下對 Inconel625 進行準靜態(tài)壓縮試驗和霍普金森壓桿試驗，分析其熱變形規(guī)律，建立Inconel625 的 Johnson-Cook 本構(gòu)模型，分析其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，計算模型的相關(guān)度和絕對誤差，并在此基礎(chǔ)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(yīng)變率變化范圍內(nèi)的熱變形行為。

1 試驗

1.1 試驗材料及試樣制備

本試驗所用材料為鍛態(tài) Inconel625 棒材，其化學(xué)成分見表 1。試驗分兩階段：第一階段為Inconel625 的準靜態(tài)壓縮試驗，第二階段為Inconel625 高溫合金的霍普金森壓桿試驗。準靜態(tài)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，表面粗糙度為 1.6 mm。霍普金森壓桿試驗在兩套壓桿裝置上進行，采用圓柱形試樣，試樣規(guī)格分別為 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準靜態(tài)壓縮試驗相同。

1.2 試驗方法

在 CSS 電子萬能試驗機上進行的準靜態(tài)壓縮試驗，試驗條件為室溫(20 ℃)，選取應(yīng)變速率為 0.001 s1，壓縮速率為 0.3 mm/min。試驗采用 d 5 mm×5 mm。

試樣，為減小試驗誤差，試驗重復(fù)進行 3 次。

在霍普金森壓桿試驗裝置上進行的動態(tài)力學(xué)性能試驗，設(shè)計試驗溫度為 20~800 ℃，應(yīng)變率為 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 的試樣用于低應(yīng)變率條件下，用直徑為 13 mm 的撞擊桿、入射桿和透射桿進行試驗；d 2 mm×2 mm 的試樣用于高應(yīng)變率條件下，用直徑為 5 mm 的撞擊桿、入射桿和透射桿進行試驗。為減小試驗誤差，每組試驗重復(fù)進行 3 次具體試驗方案如表 2 所列。

2 結(jié)果及分析

2.1 準靜態(tài)壓縮試驗

材料的真實應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系能直接反映出材料流動應(yīng)力與變形條件之間的關(guān)系，同時也是材料內(nèi)部組織性能變化的宏觀表現(xiàn)。從材料的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線上可以看出，材料在變形過程中是否發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，當真實應(yīng)力 隨真實應(yīng)變 的增加而增加時，材料發(fā)生加工硬化。

Inconel625 高溫合金的準靜態(tài)壓縮試驗真實應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 1 所示，從圖 1 中可以看出，材料的真實應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而增加，在準靜態(tài)載荷壓縮狀態(tài)下材料沒有明顯的屈服階段，也沒有產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶，但有明顯的加工硬化產(chǎn)生，這是由于金屬材料在形成塑性變形時，金屬晶格發(fā)生了彈性畸變，這就阻礙了金屬內(nèi)部的滑移?；冊絿乐?，則塑性變形產(chǎn)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(dǎo)致滑移帶產(chǎn)生較嚴重的彎曲，這使得金屬變形抗力變得更大，出現(xiàn)加工硬化。