GH4169合金是一種時(shí)效硬化的鎳基變形高溫合金,具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的耐蝕性能和抗氧化性能,廣泛用于制造航空航天等領(lǐng)域的高溫承載部件[1~5]
高溫變形熱加工是獲取既定幾何特征、有效調(diào)控合金組織和性能的必要工序[6~8]
基于動(dòng)態(tài)材料模型的加工圖[9]是研究金屬材料熱加工性能、組織、工藝的有效工具,功率耗散效率η表征不同微觀組織演化機(jī)制,反映材料熱變形過(guò)程中組織演變的劇烈程度
在熱加工過(guò)程中發(fā)生典型組織演變動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,可有效消除加工硬化和細(xì)化晶粒[10~15]
王明佳[16]報(bào)道了Inconel 740合金的組織演變過(guò)程,揭示了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形核機(jī)制
在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程中,晶界也發(fā)生劇烈的演變
晶界工程理論廣泛應(yīng)用于提高鎂合金、不銹鋼、鎳基高溫合金等金屬材料的組織性能[17]
Randle等[18]研究表明,Σ3非共格孿晶能量更低遷移率更大,因此比Σ9和Σ27優(yōu)先形成
張弘斌[19]報(bào)道了高溫合金GH99在熱變形過(guò)程中Σ3n非共格孿晶的演變規(guī)律,明確了新的Σ3晶界主要通過(guò)生長(zhǎng)事故機(jī)制形成,而Σ9和Σ27晶界則主要通過(guò)晶界再生機(jī)制形成
目前關(guān)于GH4169熱加工性能的研究集中于鑄態(tài)、固溶態(tài)和返回料合金,在實(shí)際的傳熱管熱擠壓前需要1080℃等溫鍛作為前處理,在鍛態(tài)組織中出現(xiàn)析出相晶界偏析、碎晶等缺陷顯著影響材料的熱變形行為[20]
本文借助熱模擬實(shí)驗(yàn)研究GH4169動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制和晶界演變規(guī)律
1 實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)用材料為在1080℃等溫鍛造態(tài)的GH4169合金,其主要化學(xué)成分列于表1,其原始組織如圖1所示
Table 1
表1
表1GH4169合金的主要化學(xué)成分
Table 1Main chemical composition of GH4169 alloy
Elements
Ni
Fe
Cr
Nb
Ti
Al
Mo
Mass fraction, %
53.20
20.25
17.59
3.34