镍铜合金NCu30-4-2-1电渣熔铸件的热变形行为
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铜镍合金牌号
铜镍合金牌号文章导读：铜镍合金牌号有哪些呢？那么我们还是先来说说什么是铜镍合金吧。
铜镍合金大家可能没怎么听说过。
铜镍合金有两个概念。
第一个概念是指铜Cu跟镍Ni的合金，是指以铜为基体添加镍元素的合金。
这种铜镍合金有金属光泽，呈现白色，因此也被称为“白铜”。
那么这里的铜镍合金就是白铜了。
这种铜镍合金具有优异的导电、导热、耐蚀性能,易于加工成型等优点，应用范围越来越广。
铜镍合金一般用于制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等方面，使用度非常高。
第二个概念就是指以镍为基体，加入铜、铁、锰等其它元素而成的合金，也叫做“蒙乃尔”。
这种铜镍合金的产品主要包括了MONEL® alloy 400；MONEL® alloy 401；MONEL® alloy 404；MONEL® alloy R-405；MONEL® alloy K-500等。
那么说了那么多的铜镍合金知识，我们还是马上来讲讲铜镍合金牌号吧。
铜镍合金牌号有哪些呢？那么我们还是先来说说什么是铜镍合金吧。
铜镍合金大家可能没怎么听说过。
铜镍合金有两个概念。
第一个概念是指铜Cu跟镍Ni的合金，是指以铜为基体添加镍元素的合金。
这种铜镍合金有金属光泽，呈现白色，因此也被称为“白铜”。
那么这里的铜镍合金就是白铜了。
这种铜镍合金具有优异的导电、导热、耐蚀性能,易于加工成型等优点，应用范围越来越广。
铜镍合金一般用于制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等方面，使用度非常高。
第二个概念就是指以镍为基体，加入铜、铁、锰等其它元素而成的合金，也叫做“蒙乃尔”。
这种铜镍合金的产品主要包括了MONEL® alloy 400；MONEL® alloy 401；MONEL® alloy 404；M ONEL® alloy R-405；MONEL® alloy K-500等。
ncu30-4-2-1 的热处理制度
ncu30-4-2-1 的热处理制度下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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热处理是金属材料加工中一项重要的工艺，通过控制材料的温度和时间来改变其内部结构，从而提高其力学性能和耐久性。
NCU30合金性能
NCU30NCU30是镍铜合金（约67％Ni-23％Cu），在高温下耐海水和蒸汽以及盐和腐蚀性溶液。
合金NCU30是一种固溶合金，只能通过冷加工硬化。
该镍合金具有良好的耐腐蚀性，良好的焊接性和高强度等特性。
快速流动的咸水或海水中的低腐蚀速率与大多数淡水中的应力腐蚀开裂的优异抗性以及其对各种腐蚀条件的抵抗性导致其广泛用于海洋应用和其他非氧化氯化物溶液。
这种镍合金在脱气时特别耐盐酸和氢氟酸。
正如其高铜含量所预期的那样，NCU30在零下温度下具有很好的机械性能，可在高达1000°F的温度下使用，其熔点为2370-2460°F。
然而，合金NCU30在退火状态下强度低，因此，各种回火可以用来增加力量。
NCU30化学成分【上海奔来金属材料有限公司】NCU30物理性能NCU30特点1.在高温下耐海水和蒸汽2.对快速流动的微咸水或海水具有出色的耐受性3.在大多数淡水中具有出色的抗应力腐蚀开裂性4.当脱气时，特别耐盐酸和氢氟酸5.在适度的温度和浓度下对盐酸和硫酸有一定的抵抗力，但很少是这些酸的首选材料6.对中性和碱性盐具有出色的耐受性7.耐氯化物引起的应力腐蚀开裂8.从零下温度到1020°F的良好机械性能9.对碱有很高的抵抗力NCU30耐腐蚀在典型环境中，合金NCU30几乎不受氯离子应力腐蚀开裂的影响。
通常，其耐腐蚀性在还原环境中非常好，但在氧化条件下很差。
它不能用于氧化酸，如硝酸和亚硝酸。
然而，它在正常和高温下对大多数碱，盐，水，食品，有机物质和大气条件具有抗性。
这种镍合金在高于约700°F的含硫气体中受到侵蚀，熔融硫在超过约500°F的温度下侵蚀合金。
NCU30具有与镍相同的耐腐蚀性，但具有更高的最大工作压力和温度，并且由于其出色的加工能力而成本更低。
NCU30应用1.海洋工程2.化学和烃加工设备3.汽油和淡水罐4.原油石油蒸馏器5.脱气加热器6.锅炉给水加热器和其他热交换器7.阀门，泵，轴，配件和紧固件8.工业用热交换器9.氯化溶剂10.原油蒸馏塔NCU30制作合金NCU30可以使用适当的填充金属通过气体钨电弧，气体金属电弧或屏蔽金属电弧工艺轻松焊接。
一种高硅镍铜合金高温热压缩变形的研究
211 不同变形温度下的真应力 2 真应变曲线及显微 组织 在热变形过程中 , 不同温度下的高硅镍铜合金 的真应力 2 真应变曲线趋势大致相同 ,变形初期随着 应变增加 , 应力不断增加 , 发生加工硬化 ;当应变达 到一定值时 , 流动应力达到峰值 应力 σp , 此后由于 材料发生动态回复或再结晶 , 呈现不同程度的应变 软化现象 , 部分消除加工硬化效果 , 导致应力 2 应变 曲线下降 ;当加工硬化作用与软化作用平衡的时候 , 应力 2 应变曲线趋于 水平 , 流 动应力达到稳 态应力 σs ;在较低温度下 ( T1) , 还出现了二次加工硬化 。
试样最大变形量为 60% ,应变速率分别为 : S1, S2 , S3, S4 , S5。温度 分别为 : T1 , T2, T3, T4 。为减 少压缩时试样与压头之间的摩擦力 , 在压缩试样两 端与压头的接触面间垫上钽片 。试样的加热方式采
第 5期
一种高硅镍铜合金高温热压缩变形的研究
23
S1, S2, S3, S4, S5 时进 行压缩变形 。对该合金的高温塑性变形行为 和热压缩 后的组 织演变规 律进行 了研究 。分析
了流变应力与应变速率和温度的关系 , 计算 出了应力指 数和变 形激活 能 。结果表 明 ,流 变应力 随应变 速率的 增加 而增加 ,随温度的升高而 减小 ,并且该合金在高温变形条件下发生动态再结晶 。 关键词 : 镍铜合金 ; 热压缩 ; 流变 应力 ; 变形激活能 中图分类号 : TG14611 文献标识码 : A 文章编号 : 10052 5053 ( 2008 ) 05 2 0022 2 05
(1. 北京航空材料研究院 中 国航 空工业失效分析中心 , 北京 10095; 2. 北京 科技 大学材料科学与工程学院 , 北京 10083 )
试样最大变形量为 60% ,应变速率分别为 : S1, S2 , S3, S4 , S5。温度 分别为 : T1 , T2, T3, T4 。为减 少压缩时试样与压头之间的摩擦力 , 在压缩试样两 端与压头的接触面间垫上钽片 。试样的加热方式采
第 5期
一种高硅镍铜合金高温热压缩变形的研究
23
S1, S2, S3, S4, S5 时进 行压缩变形 。对该合金的高温塑性变形行为 和热压缩 后的组 织演变规 律进行 了研究 。分析
了流变应力与应变速率和温度的关系 , 计算 出了应力指 数和变 形激活 能 。结果表 明 ,流 变应力 随应变 速率的 增加 而增加 ,随温度的升高而 减小 ,并且该合金在高温变形条件下发生动态再结晶 。 关键词 : 镍铜合金 ; 热压缩 ; 流变 应力 ; 变形激活能 中图分类号 : TG14611 文献标识码 : A 文章编号 : 10052 5053 ( 2008 ) 05 2 0022 2 05
(1. 北京航空材料研究院 中 国航 空工业失效分析中心 , 北京 10095; 2. 北京 科技 大学材料科学与工程学院 , 北京 10083 )
铸造铜合金检验标准
铸造铜合金检验标准铜合金铸件 GB／T 13819-92铜合金铸件 GB／T 13819-921 主题内容与适用范围本标准规定了铜合金铸件的分类、技术要求、试验方法与检验规则等。
本标准适用于铜合金砂型铸造、金属型铸造、连续铸造、离心铸造的铸件。
2 引用标准(略)3铸件分类3．1根据工作条件和用途将铸件分为三类，见表1。
1类别工作条件和用途检验项目尺寸、表面质量、化学成分、力学性能及特殊要求 I承受重载荷，工作条件复杂，用于关键部位或有特殊要求的重要铸件Ⅱ承受中等载荷、要求有较高的抗腐蚀性，耐磨性尺寸、表面质量、化学成分、力学性能及补充要求或用于重要部位的铸件Ⅲ承受轻载荷、用于一般部位的铸件尺寸、表面质量、化学成分或力学性能及补充要求3．2铸件类别由需方在图样或技术文件中规定，对于未注明类别的铸件均视为Ⅲ类铸3．3铸件图样标记如下所示：标记示例：ZCu Sn 5Pb5 Zn 5-S / Ⅱ-GB／T13819-924 技术要求4．1合金的化学成分应符合GB 1176的规定。
4．2铸件的力学性能应符合GB 1176的规定。
4．3铸件尺寸和重量4．3．1铸件的几何形状及尺寸应符合图样要求，尺寸公差应符合GB 6414的规定。
有特殊要求时，应在图样中注明。
铸件尺寸公差不包括由起模斜度而引起的尺寸增减，如有特殊要求，由供需双方商定。
4．3．2铸件的机械加工余量可参照GB／T 11350的规定。
4．3．3铸件的重量公差可参照GB／T 11351的规定。
4．4铸件的表面质量4．4．1铸件表面粗糙度应符合图样要求4．4．2铸件的浇冒口、毛刺、飞边等，在非加工表面上应清理到与铸件表面平齐，在待加工表面上允许的残留高度应符合表2 的规定。
4．4．3铸件表面不允许有裂纹、冷隔及穿透性缺陷。
4．4．4铸件上的铸字、标志应清晰，字体与位置应符合图样要求。
4．4．5铸件的非加工表面，允许有氧化夹杂，其深度不得超过规定壁厚公差的下差，其面积在I类铸件上不得超过铸件面积的5％，在Ⅱ、Ⅲ类铸件上不得超过铸件面积的10％。
NCU30合金
镍合金:又称蒙乃尔合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。
蒙乃尔合金耐腐蚀性好，呈银白色，适合作边丝材料。
蒙乃尔合金的用途蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体，它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。
此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。
同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。
该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹，切削性能良好。
耐蚀性能该合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有极优秀的耐蚀性。
酸介质：M400在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。
M400是可耐氢氟酸中为数极少的重要材料之一。
水腐蚀：M400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性极佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a高温腐蚀：M400在空气中连续工作的最高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。
氨：由于蒙乃尔400合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
产品应用核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备，动力工厂中的无缝输水管、蒸汽管，海水交换器和蒸发器，硫酸和盐酸环境，原油蒸馏，在海水使用设备的泵轴和螺旋桨，核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备，制造生产盐酸设备使用的泵和阀蒙乃尔K500（K500、NCu30-2-1、UNS N05500）合金除具有高强度、耐腐蚀、无磁性等优异的机械性能外，还具有蒙乃尔400同样的耐蚀性。
能作为泵轴材料，适用于较恶劣的高硫、高蜡油层的地质开采条件下工作。
由于该合金没有塑-脆转变温度，所以非常适用于各种低温设备。
此合金主要用于泵轴和阀杆、输送器刮刀、油井钻环、弹性部件、阀垫等。
适用于石油、化工造船、制药、电子部门。
化学成分该合金的化学成分大体与蒙乃尔400相同，最大的差别是含有2.3-3.15%的Al和0.35-0.86%的Ti，此合金的组点除有弥散的Ni3（Al,Ti）沉淀相析出外，其他与蒙乃尔400相同。
热处理对NCu30-4-2-1合金组织与性能的影响
热处理对NCu30-4-2-1合金组织与性能的影响摘要：本文通过进行不同温度下的热处理实验对NCu30-4-2-1合金进行了组织与性能的分析。
结果表明，热处理对NCu30-4-2-1合金的微观组织和力学性能具有显著的影响。
在较低的温度下，该合金的晶界清晰，晶粒细小，硬度和强度都较高；而在高温下，晶界变得模糊不清，晶粒变大，硬度和强度稍有下降。
综合分析认为，温度为600℃时可以获得NCu30-4-2-1合金良好的综合性能。
本研究结果可为利用热处理技术优化NCu30-4-2-1合金的应用提供重要参考。
关键词：热处理；NCu30-4-2-1合金；组织；性能；温度正文：NCu30-4-2-1合金是一种高强度、高温环境下耐腐蚀性能良好的铜基合金。
然而，其制备过程中晶粒大小和晶界清晰度对其性能有显著影响。
因此，热处理技术可以用于优化NCu30-4-2-1合金的结构和性能。
本研究通过采用快速淬火和退火处理，研究了在不同温度下的热处理对NCu30-4-2-1合金的组织和力学性能的影响。
实验结果显示，随着退火温度的升高，NCu30-4-2-1合金的晶粒尺寸逐渐增大，晶界清晰度逐渐降低。
在600℃以下，晶界清晰，晶粒细小，此时合金硬度、强度和延展性都较好，其中最佳温度为600℃。
而在高于600℃时，晶粒尺寸与晶界清晰度的变化不太明显，但是硬度和强度都有所下降。
当温度超过700℃时晶粒大小显著增大，合金硬度、强度和延展性均不再有所提升。
综上所述，在NCu30-4-2-1合金的热处理过程中，可以通过合理选择退火温度来优化其组织和性能，提高其力学性能和抗腐蚀性能。
同时，本研究成果对优化该合金的工业制造提供了参考。
总之，NCu30-4-2-1合金的热处理是其性能优化的有效手段。
未来的研究可以从改变热处理过程的方式和参数出发，进一步探究NCu30-4-2-1合金的微观机理，提高其宏观性能。
除了温度外，热处理时间也会影响NCu30-4-2-1合金的结构和性能。
NCu40-2-1、NCu28-1-1镍铜合金性能指标
供应规格：棒材 、板材、管材、带材、毛细管、丝材及块料。
耐蚀合金：
Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等
因科洛伊合金：
Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等
哈氏合金：
Hastelloy C、C-4、C-22（N06022）、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等
-
28.0
34.0
-
0.5
-
2.0
-
0.3
-
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-
0.024
-
0.005
-
2.5
-
-
30-3-0.5
镍铜合金
NCu30-3-0.5（NW5500）
(N05500)
63.0
-
27.0
33.0
≤0.5
≤1.5
≤0.1
-
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≤0.01
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-
≤2.0
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-
35-1.5-1.5
镍铜合金
NCu35-1.5-1.5
余量
34
镍铜合金
NCu28-1-1
余量
28
32
-
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1.0
1.4
-
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1.0
1.4
-
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28-2.5-1.5镍源自合金NCu28-2.5-1.5
余量
27.0
29.0
≤0.1
1.2
1.8
耐蚀合金：
Inconel 600、601、617、625、686、690、713C、718、Inconel X-750等
因科洛伊合金：
Incoloy 20、330、718、800、800H、800HT、825、925、Inconel 926【N08926/1.4529】等
哈氏合金：
Hastelloy C、C-4、C-22（N06022）、C-276、C-2000、Hastelloy B、B-2、B-3等
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镍铜合金
NCu30-3-0.5（NW5500）
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35-1.5-1.5
镍铜合金
NCu35-1.5-1.5
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镍铜合金
NCu28-1-1
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28-2.5-1.5镍源自合金NCu28-2.5-1.5
余量
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29.0
≤0.1
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1.8
镍铜合金NCu40-2-1
镍铜合金NCu40-2-1
镍铜合金NCu40-2-1
概述：
Ni和Cu可以任何比例混合而成固溶体合金,称为Monel合金。
Ni 和Cu具有较好的耐HF、海水盐水及缝隙腐蚀性能。
Monel合金Ni70Cu30是最早的镍基耐蚀合金。
它既具有较高的强度和韧性,又具有优良的抗还原酸及强碱介质和海水等腐蚀的性能,通常用于制造输送氢氟酸(HF)、盐水、中性介质、碱盐及还原性酸介质的设备。
执行标准：GB/T5235-2007
化学成分：
小大
Ni+Co 余量
Cu 38.0 42.0
Si 0.15
Mn 1.25 2.25
C 0.30
Mg
S 0.02
P 0.005
Fe 0.2 1.0
Pb 0.006
As
Sb
Ti
Al
产品形状：板带管棒线
特性：
镍铜合金有较好的室温力学性能和高温强度，耐蚀性高耐磨性好，容易加工，无磁性，是制造行波管和其他电子管较好的结构材料。
还
可作为航空发动机的结构材料。
规格范围：
板材：厚壁规格（min-max）：Φ0.1mm-Φ200.0mm 丝材：Φ0.1mm-Φ3.0mm
直条或卷条：Φ2.0mm–Φ300.0mm
我公司材料之多不能一一列出，以上部分供参考。
上海商虎：TEL:①⑤③①⑥②O⑤⑧⑧⑥。
退火温度对铜合金-镍复合材料组织与力学性能的影响
1 引言
铜及其合金的性能与其组织有着极为密切的内在 联系［1 ］。检验分析和控制不同状态下的金相组织，对
提 高产品的质量、生产工艺的改进、新型材料的研制、
t ute of Li ght Metals ，1999 ，49（7 ）：302- 309 . ［3 ］ Par k J K and Ardell A J . Eff ect of retrogressi on ，在图"@，?，>，<中均匀平整的左半部是纯镍层断面 线和固相线的水平距离较大，加上镍在铜中的扩散速
形貌，右半部为铜合金断面腐刻后的形貌。在半硬态 度很慢，因而铜镍二元合金的铸造组织均呈明显的树
轧制状态下，看不出两种材料之间的元素扩散，金相组 枝状结构，在半硬态状态下轧制与镍复合，这种树枝状
退火温度对铜合金- 镍复合材料组织与力学性能的影响
王振尧，马 腾，于国才，韩 薇
（中国科学院金属研究所 金属腐蚀与防护国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016 ） 摘要：对3 种铜合金- 镍复合材料进行了不同温度的退火处理，通过力学拉伸试验和电子探针（EP MA）观察与分 析，研究了退火温度对3 种复合材料的金相组织、元素扩散以及力学性能的影响。结果表明，经300 C 以上温度 退火处理后，3 种复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度均随退火温度的升高而降低，而伸长率则随退火温度的 升高而增大，铜合金与镍之间的 Cu／Ni 元素均发生了扩散，但主要是铜元素向镍层的扩散。合适的退火温度有 利于提高复合材料的综合性能。
and t he mai n diff usi on is Cu ele ment t o Ni layer . The overall properties can be i mproved by anneali ng under proper
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as ＜0.8 时，
392
lne& = lnA - Q /(RT ) + nlnσ
中国有色金属学报
(8) 0.005 026。
2013 年 2 月
as ＞1.2 时，
由式(10)分别对 lne& 和 1/T 求偏导，得
2 结果与讨论
式中：F (s ) 为应力的函数，在不同的条件下分别可以 表示为以下 3 种形式：
as ＜0.8 时，
F (σ) = σ n
(2)
as ＞1.2 时，
F (σ) = exp( βσ )
(3)
所有应力下，
F (σ) = [sinh(ασ)]n
(4)
α= β/n
(5)
对所有应力状态，式(1)可表示为
蒙乃尔合金是以 Ni 为基的 NiCu 合金，最早由美 国国际镍公司开发，其典型成分为 70%Ni 和 30%Cu(质量分数)，这是镍基耐蚀合金中应用最广泛 的合金[1−2]。镍铜合金 NCu30421 是 NiCuSiFeMn 系弥散硬化型高耐磨性 Ni 基合金，通常称为含硅蒙乃 尔合金，该合金属于沉淀硬化型，即通过合适的热处 理能够使 Si 以金属间化合物 Ni3Si 相形式从基体中析
关键词：镍铜合金 NCu30421；热压缩变形；流变应力；变形激活能；动态再结晶
中图分类号：TG379
文献标志码：A
Hot deformation behavior of nickelcopper alloy NCu30421 electroslag castings
LIU Delin, TAO Chunhu, GUAN Wenxiu, JIANG Tao, ZHANG Bing
e& = A[sinh(ασ)]n exp[-Q /(RT )]
(6)
2.1 真应力—真应变曲线 图 1 所示为镍铜合金 NCu30421 在高温等温压
式中：a 、n、A、β 为常数， a 为应力水平参数 (mm2∙N−1)，n 为应力指数，A 为结构因子(s−1)，Q 为 热激活能，是材料在热变形过程中重要的力学性能参
(Beijing Key Laboratory of Aeronautical Materials Testing and Evaluation, Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)
Abstract: The flow stress behavior of nickelcopper alloy NCu30421 electroslag castings during hot compression was studied by thermal simulation test at the deformation condition of 900−1 100 ℃ and 0.01−10 s−1 on the Gleeble−3800 thermalmechanical simulator. The results show that the flow stress increases with increasing strain and tends to be constant after a peak value. The peak stress increases with increasing strain rate, and decreases with increasing deformation temperature. The calculated hot deformation activation energy is 416.5 kJ/mol. The logarithm of ZenerHollomon parameter has a good linear relationship with the logarithm of peak stress, and the flow stress equation of nickelcopper alloy NCu30421 was established. The microstructure strongly depends on the deformation temperature and strain rate, and lower strain rate promotes the dynamic recrystallization. Key words: nickelcopper alloy NCu30421; hot compression deformation; flow stress; hot deformation activation energy; dynamic recrystallization
等温压缩实验，压缩变形温度为 900~1 100 ℃，应变 速率为 0.01~10 s−1，压缩率为 60%。压缩变形前保温 5 min，压缩时试样两端粘贴润滑剂片，变形后立即对 试样进行水淬，以保留其高温变形组织，水淬延迟时 间约为 1 s。采用 Gleeble−3800 热模拟机的计算机系 统自动采集应力、应变、位移、温度及时间等数据。 将热压缩后的试样在中间垂直上下表面切开，采用 OLYMPUS PME3 型光学显微镜观察合金压缩变形后 的金相组织。
Z = e& exp[Q/(RT )] = AF(σ) = A[sinh(ασ)]n
(7)
研究表明，在低应力水平下，流变应力 σ 和 Z 可 用指数关系描述，而在高应力水平下可以幂指数关系 描述，在整个应力水平下可用双曲函数关系描述。实 际上，式(7)在形式上与式(6)是一致的。
对式(2)和(3)两边取对数：
2.2 流变应力方程 在热变形过程中，材料在任何应变或稳态下的高
温流变应力 σ 强烈地取决于变形温度 T 和应变速率 e& ，通常可采用 SELLARS 和 MCTEGART[9]提出的双 曲正弦形式加以描述：
e& = AF (σ)exp[-Q /(RT )]
(1)
1.2 实验方法 将加工好的试样在 Gleeble−3800 热模拟机上进行
第 23 卷第 2 期
中国有色金属学报
Vol.23 No.2
The Chinese Journal of Nonferrous Metals
文章编号：10040609(2013)02038907
2013 年 2 月 Feb. 2013
镍铜合金 NCu30421 电渣熔铸件的热变形行为
刘德林，陶春虎，关文秀，姜 涛，张 兵 (北京航空材料研究院 航空材料检测与评价北京市3800 热模拟机上对电渣熔铸态镍铜合金 NCu30421 进行高温热压缩实验，研究该合金在
900~1 100 ℃和应变速率为 0.01~10 s−1 条件下的流变应力行为。结果表明：在变形初期，随着应变的增加，流变
应力增大，出现峰值后逐渐趋于平稳；随着温度的升高，峰值应力减小，而随着应变速率的增大，峰值应力增大，
缩变形的真应力—真应变曲线。由图 1 可见，在变形 温度 900~1 100 ℃和应变速率为 0.01~10 s−1 的条件下， 流变应力随应变量的增加而迅速升高，达到峰值后铸 件下降至稳态值，进入稳态变形阶段。该现象是由于 合金在塑性变形过程中，加工硬化和动态软化同时进 行。在变形初期，外加应力使位错密度增加，位错间 的交互作用增大了位错运动的阻力，交滑移引起的软 化不足以克服位错密度增加带来的硬化，因此，在峰 值应力之前加工硬化处于主导地位，应力水平迅速上 升；随着应变量的增加，晶内储存能逐渐增加，动态 软化与加工硬化达到动态平衡，流变应力基本不变[8]。
数，反映材料热变形的难易程度；T 为绝对温度；R 为摩尔气体常数；e& 为应变速率。求出a 、n、A、Q， 即可描述材料的高温流变特性。大量的研究结果表 明[10−12]，式(6)能较好地描述压缩、挤压、扭转等常规 的热加工变形。
另外，SELLARS 和 TEGART 提出并用实验验证 了热变形条件通常可用温度补偿的应变速率因子 ZenerHollomon 参数 Z 来描述[9, 13]：
第 23 卷第 2 期
刘德林，等：镍铜合金 NCu30421 电渣熔铸件的热变形行为
391
图 1 不同变形温度和应变速率下镍铜合 金热压缩变形真应力—真应变曲线 Fig. 1 True stress—true strain curves of nickelcopper alloy after hot compression at different deformation temperatures and strain rates: (a) e& =0.01 s−1; (b) e& =0.1 s−1; (c) e& =1 s−1; (d) e& =5 s−1; (e) e& =10 s−1
从图 1 还可以看出，在同一应变速率下，流变应 力随温度的升高明显下降，这是由于随着温度的升高， 热激活作用增加，原子动能增加，位错运动的阻力下 降，空位和间隙原子等点缺陷也更加活跃，因而产生 动态回复及动态再结晶引起的软化程度也随温度的升
1 实验
高而增大，导致合金的流变应力降低。在同一温度下， 该合金的流变应力随应变速率的增加而增大，说明该
求得镍铜合金 NCu30421 的热变形激活能 Q 为 416.5 kJ/mol，ZenerHollomon 参数的对数和峰值应力的对数较
好地满足线性关系，建立了镍铜合金 NCu30421 的流变应力方程；合金的显微组织受变形温度和显微组织的影
响，变形温度越高，应变速率越低，越有利于动态再结晶的发生。
合金是正应变速率敏感材料。
1.1 实验材料 本实验所用的镍铜合金 NCu30421 是由北京航
392
lne& = lnA - Q /(RT ) + nlnσ
中国有色金属学报
(8) 0.005 026。
2013 年 2 月
as ＞1.2 时，
由式(10)分别对 lne& 和 1/T 求偏导，得
2 结果与讨论
式中：F (s ) 为应力的函数，在不同的条件下分别可以 表示为以下 3 种形式：
as ＜0.8 时，
F (σ) = σ n
(2)
as ＞1.2 时，
F (σ) = exp( βσ )
(3)
所有应力下，
F (σ) = [sinh(ασ)]n
(4)
α= β/n
(5)
对所有应力状态，式(1)可表示为
蒙乃尔合金是以 Ni 为基的 NiCu 合金，最早由美 国国际镍公司开发，其典型成分为 70%Ni 和 30%Cu(质量分数)，这是镍基耐蚀合金中应用最广泛 的合金[1−2]。镍铜合金 NCu30421 是 NiCuSiFeMn 系弥散硬化型高耐磨性 Ni 基合金，通常称为含硅蒙乃 尔合金，该合金属于沉淀硬化型，即通过合适的热处 理能够使 Si 以金属间化合物 Ni3Si 相形式从基体中析
关键词：镍铜合金 NCu30421；热压缩变形；流变应力；变形激活能；动态再结晶
中图分类号：TG379
文献标志码：A
Hot deformation behavior of nickelcopper alloy NCu30421 electroslag castings
LIU Delin, TAO Chunhu, GUAN Wenxiu, JIANG Tao, ZHANG Bing
e& = A[sinh(ασ)]n exp[-Q /(RT )]
(6)
2.1 真应力—真应变曲线 图 1 所示为镍铜合金 NCu30421 在高温等温压
式中：a 、n、A、β 为常数， a 为应力水平参数 (mm2∙N−1)，n 为应力指数，A 为结构因子(s−1)，Q 为 热激活能，是材料在热变形过程中重要的力学性能参
(Beijing Key Laboratory of Aeronautical Materials Testing and Evaluation, Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)
Abstract: The flow stress behavior of nickelcopper alloy NCu30421 electroslag castings during hot compression was studied by thermal simulation test at the deformation condition of 900−1 100 ℃ and 0.01−10 s−1 on the Gleeble−3800 thermalmechanical simulator. The results show that the flow stress increases with increasing strain and tends to be constant after a peak value. The peak stress increases with increasing strain rate, and decreases with increasing deformation temperature. The calculated hot deformation activation energy is 416.5 kJ/mol. The logarithm of ZenerHollomon parameter has a good linear relationship with the logarithm of peak stress, and the flow stress equation of nickelcopper alloy NCu30421 was established. The microstructure strongly depends on the deformation temperature and strain rate, and lower strain rate promotes the dynamic recrystallization. Key words: nickelcopper alloy NCu30421; hot compression deformation; flow stress; hot deformation activation energy; dynamic recrystallization
等温压缩实验，压缩变形温度为 900~1 100 ℃，应变 速率为 0.01~10 s−1，压缩率为 60%。压缩变形前保温 5 min，压缩时试样两端粘贴润滑剂片，变形后立即对 试样进行水淬，以保留其高温变形组织，水淬延迟时 间约为 1 s。采用 Gleeble−3800 热模拟机的计算机系 统自动采集应力、应变、位移、温度及时间等数据。 将热压缩后的试样在中间垂直上下表面切开，采用 OLYMPUS PME3 型光学显微镜观察合金压缩变形后 的金相组织。
Z = e& exp[Q/(RT )] = AF(σ) = A[sinh(ασ)]n
(7)
研究表明，在低应力水平下，流变应力 σ 和 Z 可 用指数关系描述，而在高应力水平下可以幂指数关系 描述，在整个应力水平下可用双曲函数关系描述。实 际上，式(7)在形式上与式(6)是一致的。
对式(2)和(3)两边取对数：
2.2 流变应力方程 在热变形过程中，材料在任何应变或稳态下的高
温流变应力 σ 强烈地取决于变形温度 T 和应变速率 e& ，通常可采用 SELLARS 和 MCTEGART[9]提出的双 曲正弦形式加以描述：
e& = AF (σ)exp[-Q /(RT )]
(1)
1.2 实验方法 将加工好的试样在 Gleeble−3800 热模拟机上进行
第 23 卷第 2 期
中国有色金属学报
Vol.23 No.2
The Chinese Journal of Nonferrous Metals
文章编号：10040609(2013)02038907
2013 年 2 月 Feb. 2013
镍铜合金 NCu30421 电渣熔铸件的热变形行为
刘德林，陶春虎，关文秀，姜 涛，张 兵 (北京航空材料研究院 航空材料检测与评价北京市3800 热模拟机上对电渣熔铸态镍铜合金 NCu30421 进行高温热压缩实验，研究该合金在
900~1 100 ℃和应变速率为 0.01~10 s−1 条件下的流变应力行为。结果表明：在变形初期，随着应变的增加，流变
应力增大，出现峰值后逐渐趋于平稳；随着温度的升高，峰值应力减小，而随着应变速率的增大，峰值应力增大，
缩变形的真应力—真应变曲线。由图 1 可见，在变形 温度 900~1 100 ℃和应变速率为 0.01~10 s−1 的条件下， 流变应力随应变量的增加而迅速升高，达到峰值后铸 件下降至稳态值，进入稳态变形阶段。该现象是由于 合金在塑性变形过程中，加工硬化和动态软化同时进 行。在变形初期，外加应力使位错密度增加，位错间 的交互作用增大了位错运动的阻力，交滑移引起的软 化不足以克服位错密度增加带来的硬化，因此，在峰 值应力之前加工硬化处于主导地位，应力水平迅速上 升；随着应变量的增加，晶内储存能逐渐增加，动态 软化与加工硬化达到动态平衡，流变应力基本不变[8]。
数，反映材料热变形的难易程度；T 为绝对温度；R 为摩尔气体常数；e& 为应变速率。求出a 、n、A、Q， 即可描述材料的高温流变特性。大量的研究结果表 明[10−12]，式(6)能较好地描述压缩、挤压、扭转等常规 的热加工变形。
另外，SELLARS 和 TEGART 提出并用实验验证 了热变形条件通常可用温度补偿的应变速率因子 ZenerHollomon 参数 Z 来描述[9, 13]：
第 23 卷第 2 期
刘德林，等：镍铜合金 NCu30421 电渣熔铸件的热变形行为
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图 1 不同变形温度和应变速率下镍铜合 金热压缩变形真应力—真应变曲线 Fig. 1 True stress—true strain curves of nickelcopper alloy after hot compression at different deformation temperatures and strain rates: (a) e& =0.01 s−1; (b) e& =0.1 s−1; (c) e& =1 s−1; (d) e& =5 s−1; (e) e& =10 s−1
从图 1 还可以看出，在同一应变速率下，流变应 力随温度的升高明显下降，这是由于随着温度的升高， 热激活作用增加，原子动能增加，位错运动的阻力下 降，空位和间隙原子等点缺陷也更加活跃，因而产生 动态回复及动态再结晶引起的软化程度也随温度的升
1 实验
高而增大，导致合金的流变应力降低。在同一温度下， 该合金的流变应力随应变速率的增加而增大，说明该
求得镍铜合金 NCu30421 的热变形激活能 Q 为 416.5 kJ/mol，ZenerHollomon 参数的对数和峰值应力的对数较
好地满足线性关系，建立了镍铜合金 NCu30421 的流变应力方程；合金的显微组织受变形温度和显微组织的影
响，变形温度越高，应变速率越低，越有利于动态再结晶的发生。
合金是正应变速率敏感材料。
1.1 实验材料 本实验所用的镍铜合金 NCu30421 是由北京航