镍基高温合金Inconel 718易加工大范围的应用、固溶固态性能

  Inconel718合金是含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁合金，在700℃时具有高强度、良好的韧性以及在高低温环境均具有抵抗腐蚀能力。供货状态可以是固溶处理或析出强化态。

  基于 Inconel718 合金“O” 形环不同方式的循环加载， 研究了峰值载荷、 幅值载荷、 峰值位移、卸载谷值载荷对 Inconel718 合金“O” 形环疲劳行为的影响， 研究了 Inconel718 合金“O” 形环的循环松弛现象， 并基于有限元分析及局部损伤原理， 给出了等效 S~N 疲劳寿命曲线。 还通过微观分析， 研究了疲劳试样的金相显微组织以及 SEM 断口形貌特征。 根据结果得出， 反应堆应力能承受压力的容器密封可靠性不仅与“O” 形密封环回弹量有关， 因密封元件在局部存在很大塑性变形， 因应能承受压力的容器内部的温度、 压力波动而伴生的疲劳损伤会降低能承受压力的容器的密封可靠性， 故须引起工程界重视。

  对于载荷控制下的疲劳试验， 试验表明从压缩位移显著增大到试样压溃需要的循环次数较少，所以以试样压溃时的循环次数作为疲劳破坏寿命。 对于位移-载荷交互控制下的疲劳试验， 试验表明从峰值线载荷下降到试样完全开裂需要的循环次数比较多， 所以将峰值线％对应的循环次数作为疲劳破坏寿命。

  在不同温度、 不同加载控制方式（载荷、 位移） 下， 完成了一系列低周疲劳试验； 试验表明，在载荷控制方式下， 位移响应的演化特性表现为循环蠕变， 试样破坏形式为压溃断裂； 疲劳寿命不受峰值载荷单一参量控制， 而相同幅值线载荷下的疲劳寿命接近， 因而幅值线载荷对试样疲劳寿命的影响具有单调特性， 而峰值线载荷对疲劳寿命的影响无独立性， 因此幅值线载荷是制约疲劳寿命的独立参量； 在位移循环加载下， 载荷响应的演化特性表现为应力松弛， 幅值压缩比是控制疲劳寿命的独立参量， 试样在上下接触处断裂破坏， 试样的截面形状变化不显著， 其破坏方法不一样于载荷控制的破坏方式。

  结合弹塑性有限元的接触算法， 分析了受侧压的 Inconel718 合金管件试样在疲劳断裂断面的弹塑性应力、 应变的响应， 进而研究了压缩比波动对试样危险局部应力应变的影响， 给出了局部应变相关的疲劳寿命寿命估算公式。

  由于在700℃时具有高温强度和优秀的耐腐蚀和抗老化性能、易加工性，可大范围的应用于各种高要求的场合。

  对 O 形环疲劳试样的横截面和疲劳断口分别进行了金相显微分析和扫描电镜分析， 揭示了位移控制下 O 形环疲劳试样的断裂为穿晶断裂， 并伴有大量孪晶变形形貌； 观察到疲劳断口处有序排列的裂纹萌生区(以解理、 剪切滑移为主) 、 裂纹扩展区(以疲劳辉纹为主) 和瞬断区； 试样断口在整体上疲劳辉纹的分布是不连续的， 但在某个晶粒的局部疲劳辉纹是连续、 规则分布的， 并伴随有较多的二次裂纹出现； 对断口表面的部分夹杂物进行了能谱分析后发现杂质的产生主要由线切割附带、表面氧化、 离子析出等三种方式造成。