Page 18 - 理化检验-物理分册2019年第五期

李 勇, 等: GH３５３６ 合金的蠕变性能及蠕变行为

表 １ GH３５３６ 合金蠕变试验结果 ３~７ 时, 蠕 变 主 要 以 位 错 的 滑 移 和 攀 移 进 行; 当
Tab敭１ Cree p testresultsofGH３５３６allo y n＞７ 时, 蠕变机制是位错按照 Orowan 机制绕过第
试验 试验 断裂 稳态蠕变 断后 断面 二相粒子.由于求得的应力指数在 ３~７ , 所以判断
温度 / 应力 / 时间 / 速率 / 伸长率 / 收缩率 /
GH３５３６ 合金在相应试验温度和试验应力条件下,
－１
℃ MPa h ( ％ h ) ％ ％
主要蠕变机制是位错的滑移和攀移.
２．３ 稳态蠕变速率与断裂时间的关系
１４５ １１．９ １．２４０ ６３ ７０
蠕变断裂时间可以表征材料在一定试验温度和
１２５ ２７．２ ０．４６３ ５７ ６４
８１５
１０５ ６０．５ ０．１６９ ４４ ５２ 试验应力条件下, 抵抗蠕变破坏的能力.蠕变试验
８５ ２１９．５ ０．０３９ ２６ ３８ 进行至试样断裂耗时较长, 通过稳态蠕变速率推测
１０５ １９．３ ０．７０８ ５２ ６８ 蠕变断裂时间可以极大地缩短蠕变试验的时间.通
常使用 MonkanＧGrant关系式描述蠕变断裂时间和
８５０ ８５ ６０．７ ０．２２３ ５８ ５４
６５ ２９４．０ ０．０３４ ３２ ３９ 稳态蠕变速率之间的关系, MonkanＧGrant 关 系 式
８５ １３．２ １．１５０ ５９ ６８ 可表示为 [ １１ ]
β
９００ ６５ ４７．１ ０．３３１ ５３ ６６ ̇ εt r＝C ( ２ )
式中: t r 为蠕变断裂时间, h ; 和C 是与材料有关的
４５ ５００．１ ０．０１５ ２５ ３６ β
常数.
２．２ 稳态蠕变速率与试验应力的关系 使用 Ori g in软件, 对 GH３５３６ 合金试验条件下
稳态蠕变速率 ̇ε 是高温材料蠕变性能的重要指
的蠕变断裂时间和稳态蠕变速率数据按照式( ２ ) 进
标之一, 它是试验温度和试验应力的函数.一定温度
行拟合, 其相关指数 R ＝０．９９４ , 并 得 到 拟 合 公 式
２
下, 稳态蠕变速率与试验应力的关系通常表示为 [ ７ ]
如下
̇ ε＝Aσ n ( １ ) ０．８２
̇ ε t r＝ １７ ( ３ )
式中: ̇ε 为稳态蠕变速率, ％ h ; A 为与材料和温
－１
图４ 是 GH３５３６ 合金在试验条件下蠕变断裂时
度有关的常数; σ 为试验应力, MPa ; n 为应力指数. 间和稳态 蠕 变 速 率 的 关 系 曲 线, 可 以 看 出 两 者 对
通过蠕变曲线第二阶段的斜率可以得到稳态蠕
MonkanＧGrant公式的拟合度较好.
变速率.对式( １ ) 两端同时取对数, 得ln ̇εＧlnσ 的线
性关系, 在笛卡尔直角坐标系中, 通过最小二乘法拟
合lṅεＧlnσ 直线, 直线的斜率即为应力指数n 的值.
图３是不同温度下 GH３５３６ 合金稳态蠕变速率对数
和应力对数之间的关系曲线.试验应力范围内 ９００ ,
８５０ , ８１５℃对应的应力指数分别为６．９ , ６．４ , ６．４ .
大量研究表明 [ ８Ｇ１０ ] , 应力指数 n 和蠕变机制密
切相关.当n＝１ 时, 蠕变机制是空位扩散; 当n 在

图 ４ GH３５３６ 合金t r Ｇ ̇ 的关系
ε
Fi g 敭４ Relationshi pbetweent rand ̇ofGH３５３６allo y
ε
２．４ 显微组织形貌
图５ 为固溶处理后 GH３５３６ 合金的显微组织形
貌, 可见其基体组织为奥氏体, 晶粒内部存在大量的
孪晶, 第 二 相 颗 粒 沿 轧 制 方 向 成 链 状 分 布. 按 照
GB / T６３９４－２００２ « 金属平均晶粒度测定法» 评定晶

粒度为 ３~５ 级.
图 ３ 不同温度下 GH３５３６ 合金的lṅＧlnσ 关系 图６ 为 GH３５３６ 合金蠕变断口附近的显微组织
ε
ε
Fi g 敭３ Relationshi pbetweenlṅandlnσofGH３５３６allo y
形貌, 可见断口附近晶粒沿拉伸方向发生塑性变形,
atdifferenttem p eratures
远离断口位置晶粒塑性变形不明显.蠕变过程中晶
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