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随着我国酸性油气田的不断开发,镍基耐蚀合金管材的需求不断增加。然而国内对镍基耐蚀合金管材的挤压机理、变形工艺尚处于探索阶段,相关产品主要依赖进口。本文通过热力学计算、固溶时效实验、热物理模拟试验等方法,系统研究了镍基耐蚀合金Hastelloy G3合金的相析出规律、热变形特性及变形过程组织演化动力学,旨在为Hastelloy G3合金管材的热挤压工艺设计提供试验数据以及理论指导。
热力学相计算及相关热处理试验表明,G3合金中稳定存在的平衡相有M23C6、M6C、σ以及μ相。C含量的微量增加明显提高M6C和M23C6的析出量和析出温度。
进一步的热模拟试验发现,在热变形过程中,随热加工参数变化,G3合金微观组织及流变曲线的特征也发生相应变化。在实验所有变形参数下G3合金均发生了动态再结晶,但只有在高温低应变速率下流变曲线才表现出明显的“软化”特征。
根据上述实验结果,通过多元线性及非线性回归、定量金相等手段,确定了G3合金热变形激活能,建立了峰值应力、峰值应变、流变应力、动态再结晶体积分数、动态再结晶晶粒尺寸同变形温度以及应变速率以及应变量之间的关系。并利用商用有限元模拟软件DEFORM-2D模拟了在热挤压过程中动态再结晶的发生情况(包括不同区域的再结晶体积分数以及稳态动态再结晶晶粒尺寸)。研究结果可为G3合金管材国产化提供理论依据。