التشوه الحراري وتطور البنية المجهرية للأنابيب الفولاذية الملحومة ذات الجدران السميكة

الأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة عبارة عن سبيكة فائقة من النيكل يصعب تشويهها ومقواة بالترسيب، وهي تشبه في تركيبها سبيكة ЭИ929 الخاصة بالاتحاد السوفييتي السابق، وتتمتع بمستوى عالٍ من تقوية المحلول الصلب لعناصر السبائك وتقوية الترسيب لمرحلة γ. إنها تتمتع بمقاومة أكسدة ممتازة، ومقاومة للتآكل الساخن، وقوة إنتاج ممتازة، وقوة شد، وقوة زحف في درجات حرارة عالية. يتم استخدامه بشكل أساسي في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة والإجهاد المعقد والوسائط المسببة للتآكل، مثل صنع شفرات توربينات المحرك. نظرًا للنطاق الضيق نسبيًا لمعلمات المعالجة الحرارية لهذه السبيكة، عند استخدامها كشفرة دوارة توربينية للتزوير الساخن، تكون عملية الحدادة عرضة للعيوب مثل عدم الاستقرار الهيكلي والشقوق، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الخردة. لذلك، من الأهمية بمكان دراسة سلوك التشوه الساخن للسبيكة في ظل ظروف التشوه الساخنة المختلفة للحصول على مطروقات مؤهلة. قام الباحثون بتحليل خصائص السلوك الريولوجي للسبيكة من خلال البيانات التي تم الحصول عليها من تجربة الضغط بدرجة الحرارة العالية للأنبوب الملحوم سميك الجدران، ووضعوا المعادلة التأسيسية للأنبوب الملحوم سميك الجدران ضمن نطاق معلمات التشوه الحراري، ودرسوا تأثير درجة حرارة التشوه ومعدل الإجهاد على البنية المجهرية للسبيكة.

المادة الخام المستخدمة في التجربة عبارة عن شريط مدرفل على الساخن من الأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة، ويتكون الهيكل الأصلي بشكل أساسي من حبيبات متساوية المحاور بحجم حبيبات 10-30 ميكرومتر. تتم معالجة الشريط إلى عينة أسطوانية بقطر Φ8mm×12mm، ويتم معالجة الأخاديد الضحلة لتخزين مواد التشحيم ذات درجة الحرارة العالية عند طرفي العينة. يتم إجراء اختبار الضغط متساوي الحرارة على آلة اختبار Gleeble-1500. درجة حرارة التشوه هي 1090، 1120، 1150، و1180 درجة مئوية، ومعدل الإجهاد هو 0.1، 1، 10، 50 ثانية-1، والحد الأقصى لدرجة التشوه حوالي 60%. أثناء التجربة، تقوم آلة الاختبار تلقائيًا بجمع وحساب بيانات السكتة الدماغية، والحمل، والإجهاد، والإجهاد. بعد اكتمال التشوه، يتم تبريد العينة بالماء، ثم يتم قطع العينة طوليًا، وطحنها، وصقلها، ثم تآكلها بمحلول CuSO4 (20 جم) + H2SO4 (5 مل) + حمض الهيدروكلوريك (50 مل) + H20 (100 مل)، ثم لوحظت تحت المجهر المجهري لسبائك المعادن. وأظهرت النتائج أن:

1. عندما يتشوه الأنبوب الملحوم ذو الجدران السميكة تحت ظروف مختلفة، مع زيادة الضغط، يحدث التليين الريولوجي. سبب التليين الريولوجي هو أن السبيكة تخضع لعملية إعادة بلورة ديناميكية أثناء التشوه الحراري. مع انخفاض معدل الانفعال، ينخفض ​​الانفعال الذي يصل عنده إجهاد التدفق إلى قيمته القصوى وضغط الذروة.

2. تم إنشاء المعادلة التأسيسية لتشوه درجة الحرارة العالية للأنابيب الملحومة ذات الجدران السميكة. القيمة المحسوبة للمعادلة تتفق جيدًا مع القيمة التجريبية، والخطأ النسبي أقل من 8%، مما يشير إلى أن المعادلة تصف بدقة السلوك الريولوجي للسبيكة أثناء التشوه الحراري.

3. درجة حرارة التشوه لها تأثير كبير على البنية المجهرية للأنبوب الملحوم ذو الجدران السميكة. مع زيادة درجة الحرارة، يتم تعزيز إعادة التبلور الديناميكي بالكامل، ويصبح حجم الحبوب أكبر، ويتم تحسين توحيد بنية الحبوب؛ ومع زيادة معدل الانفعال، يتناقص حجم الحبوب أولاً ثم يزيد. عندما يكون معدل الإجهاد 1s-1، يكون هيكل الحبوب أفضل.