高温合金

Inconel 625高温合金是一种非磁性，耐腐蚀和抗氧化的镍铬合金。Inconel 625的高强度是由于钼和铌在合金的镍铬基体上硬化结合而成的。Inconel 625对各种异常严重的腐蚀性环境具有的抵抗力，包括高温效应（例如氧化和渗碳），包括腐蚀。它在从低温到最高2000°F（1093°C）的高温范围内的出色强度和韧性，主要来自难熔金属Co和钼在镍铬基体中的固溶作用。镍铬合金625具有出色的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力，高的腐蚀疲劳强度，高拉伸强度以及抗应力腐蚀开裂对氯离子的抵抗力-使其成为海水应用的选择。铬镍铁合金用于航空航天应用以及海洋应用。这种合金的常见应用是弹簧，密封件，用于潜水控制装置的波纹管，电缆连接器，紧固件，挠性装置和海洋学仪器组件。

热膨胀系数：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）

磁导率H = 200Osted退火：1.0006弹性模量：拉伸时的ksi（MPa）30.2 X 103（208 X 103）熔化范围：2350 -2460°F（1290 -1350°C）

镍卷产品形式：

Inconel 625带钢卷Inconel 625铝箔卷镍625色带卷镍丝产品形式

镍625异形线Inconel 625圆线625合金扁线Inconel 625方线极限抗拉强度：120 KSI min（827 MPa min）

屈服强度：（0.2％偏移）60 KSI min（414 MPa min）伸长率：30％min（规格> 0.040inched＃1-热轧退火和除鳞。它有条状，箔状和丝带状。它用于不需要光滑装饰的应用。

冷轧，退火和除氧化皮产生的无光精加工。用于深冲零件和在成型过程中需要保留润滑剂的零件。

通过冷轧，退火和除氧化皮产生的光滑表面。退火后，通过抛光辊添加了轻微的冷轧道次，使其表面光洁度比2D高。光亮退火冷轧和光亮退火光亮退火冷轧亚光面和光亮退火，通过冷轧和光亮退火产生的光滑表面。使用高度抛光的辊进行的光通过可以产生光滑的表面效果。2BA面漆可用于需要在成型零件上进行光面漆的轻度成型应用。抛光-满足特定抛光要求的各种砂砾抛光。

XC-额外清洁的光亮退火或光亮退火和冷轧润滑脂-超光亮饰面（用于装饰应用）肥皂-在回火钢丝上的肥皂涂层，可充当润滑剂。

lnconel 625无法进行硬化热处理。

Inconel 625高温合金具有出色的焊接性和钎焊性。

摘 要：为了研究 Inconel625 在较高温度和应变率变化范围内的热变形行为，采用 CSS 电子万能试验机和分离式霍普金森压杆试验装置对 Inconel625 进行准静态试验和霍普金森压杆试验，在温度为 20~800 ℃、应变率为 0.001~8000 s1 范围内得到 Inconel625 的真实应力—应变曲线。

结果表明：随着温度的升高，Inconel625 的流动应力与屈服应力并不单一地随应变率增大而增大，同一温度条件下，随着应变率的增加，Inconel625 的真实应力先增大后减小(分界线是应变率为 6000 s1)；同一应变率条件下，Inconel625的真实应力随着温度的升高而减小。

基于 Johnson-Cook 模型对其真实应力应变曲线进行拟合分析，经过计算得到模型的预测值与实验值的相关性和绝对误差，并进一步改进 Inconel625 的 Johnson-Cook 本构模型，使模型能够更好地反映 Inconel625 在较高温度和应变率变化范围内的热变形规律。

Inconel625 是一种典型的镍基变形，该合金中的 Cr、Mo、Nb 含量高，固溶强化作用强烈，以其高强度、高韧性以及优良的抗疲劳性能被广泛应用于石油、造船、核电工业、航空航天和化工等行业[14]。由于 Inconel625 在切削过程中不易散热，极易产生热量堆积，使刀具磨损严重，切削加工性能差。因此，研究其切削热变形规律具有十分重要的意义。

本构方程作为研究切削过程中材料热变形规律的一个重要的数学模型，能够表征材料的塑性流变特征，有效地预测材料的稳态流动应力，为切削过程有限元仿真提供理论依据。目前，国内外学者对材料的本构方程进行了大量的研究。

研究人员在应变率为 3×104~1 s1、温度为 950~1150 ℃范围内对 Ni-Cr-Co 基进行了热压缩试验，得到了材料的双曲正弦本构模型[57]。魏洪亮等[8]利用准静态拉伸、对称循环和非对称循环试验研究 GH4169 的本构关系，使用非线性优化算法修正了该材料的 Choboche本构模型[912]。

研究人员开发了一种高温霍杆试验装置[1314]，对 Ti6Al4V 合金从室温到 1000 ℃，应变率 1400 s1 范围内的压缩试验，通过试验结果得出了Ti6Al4V 合金的修正的Johnson-Cook 本构方程，修正后的 Johnson-Cook 本构方程更适合表达该钛合金的再结晶温度附近的动态行为[1516]。

应用模糊神经网络的方法，引用 Z-H 参数，建立了GH4169 在应变率为 0.1~50 s1和温度为 1203~1323 K范围内的 Arrhenius 本构模型。对粉末 FGH95 的黏塑性力学行为进行了研究，并以此为基础建立了粉末的 Bonder-Partom 统一弹黏塑性本构模型。研究人员对 Inconel625 在高温段的热变形行为也做了相关研究，并归纳出了该合金在高温段变形的 Arrhenius 型本构方程[1922]。

对 Inconel625 在高温、低应变率条件下的热变形行为做了研究，归纳出了该合金在这种条件下的 Johnson-Cook 本构模型。

然而，上述研究大多局限于较窄的温度范围和较低的应变率条 件下[2425]，切削是在一个高温和应变率变化十分复杂的环境下进行的过程，因此上述模型不能够有效描述材料在切削过程中的热变形行为。Johnson-Cook 本构模型以其参数简单、准确率高以及更加接近切削实际的特点被广泛应用于切削有限元仿真中[2627]。

因此，建立一种在高温以及应变率变化较大范围的Inconel625 的 Johnson-Cook 本构模型十分必要。

为了解决上述问题，本文作者在不同温度范围和应变率条件下对 Inconel625 进行准静态压缩试验和霍普金森压杆试验，分析其热变形规律，建立Inconel625 的 Johnson-Cook 本构模型，分析其应力应变关系，计算模型的相关度和绝对误差，并在此基础上对模型做进一步修正，使其能够更加准确地反映 Inconel625 在较高温度和应变率变化范围内的热变形行为。

1 试验

1.1 试验材料及试样制备

本试验所用材料为锻态 Inconel625 棒材，其化学成分见表 1。试验分两阶段：第一阶段为Inconel625 的准静态压缩试验，第二阶段为Inconel625 高温合金的霍普金森压杆试验。准静态压缩试验采用 d 5 mm×5 mm 的圆柱形试样，除几何尺寸要求外，还要有较好的平行度和垂直度，均保持在0.01 mm 左右，表面粗糙度为 1.6 mm。霍普金森压杆试验在两套压杆装置上进行，采用圆柱形试样，试样规格分别为 d 5 mm×5mm、d 4 mm×4 mm、d 2 mm×2 mm，试样的加工精度和加工方式与准静态压缩试验相同。

1.2 试验方法

在 CSS 电子万能试验机上进行的准静态压缩试验，试验条件为室温(20 ℃)，选取应变速率为 0.001 s1，压缩速率为 0.3 mm/min。试验采用 d 5 mm×5 mm。

试样，为减小试验误差，试验重复进行 3 次。

在霍普金森压杆试验装置上进行的动态力学性能试验，设计试验温度为 20~800 ℃，应变率为 1500~ 8000 s1。

试验采用 d 5 mm×5 mm，d 4 mm×4 mm和 d 2 mm×2 mm 3 种试样，其中 d 5 mm×5 mm，d 4 mm×4 mm 的试样用于低应变率条件下，用直径为 13 mm 的撞击杆、入射杆和透射杆进行试验；d 2 mm×2 mm 的试样用于高应变率条件下，用直径为 5 mm 的撞击杆、入射杆和透射杆进行试验。为减小试验误差，每组试验重复进行 3 次具体试验方案如表 2 所列。

2 结果及分析

2.1 准静态压缩试验

材料的真实应力应变之间的关系能直接反映出材料流动应力与变形条件之间的关系，同时也是材料内部组织性能变化的宏观表现。从材料的真实应力应变曲线上可以看出，材料在变形过程中是否发生动态再结晶，当真实应力 随真实应变 的增加而增加时，材料发生加工硬化。

Inconel625 高温合金的准静态压缩试验真实应力应变曲线如图 1 所示，从图 1 中可以看出，材料的真实应力随应变的增加而增加，在准静态载荷压缩状态下材料没有明显的屈服阶段，也没有产生动态再结晶，但有明显的加工硬化产生，这是由于金属材料在形成塑性变形时，金属晶格发生了弹性畸变，这就阻碍了金属内部的滑移。畸变越严重，则塑性变形产生越困难、变形抗力越大。随着变形程度增加，晶格的畸变也随之增大导致滑移带产生较严重的弯曲，这使得金属变形抗力变得更大，出现加工硬化。