GH4169合金是一种时效硬化的镍基变形高温合金,具有优异的机械性能、良好的耐蚀性能和抗氧化性能,广泛用于制造航空航天等领域的高温承载部件[1~5]
高温变形热加工是获取既定几何特征、有效调控合金组织和性能的必要工序[6~8]
基于动态材料模型的加工图[9]是研究金属材料热加工性能、组织、工艺的有效工具,功率耗散效率η表征不同微观组织演化机制,反映材料热变形过程中组织演变的剧烈程度
在热加工过程中发生典型组织演变动态再结晶,可有效消除加工硬化和细化晶粒[10~15]
王明佳[16]报道了Inconel 740合金的组织演变过程,揭示了动态再结晶的形核机制
在动态再结晶过程中,晶界也发生剧烈的演变
晶界工程理论广泛应用于提高镁合金、不锈钢、镍基高温合金等金属材料的组织性能[17]
Randle等[18]研究表明,Σ3非共格孪晶能量更低迁移率更大,因此比Σ9和Σ27优先形成
张弘斌[19]报道了高温合金GH99在热变形过程中Σ3n非共格孪晶的演变规律,明确了新的Σ3晶界主要通过生长事故机制形成,而Σ9和Σ27晶界则主要通过晶界再生机制形成
目前关于GH4169热加工性能的研究集中于铸态、固溶态和返回料合金,在实际的传热管热挤压前需要1080℃等温锻作为前处理,在锻态组织中出现析出相晶界偏析、碎晶等缺陷显著影响材料的热变形行为[20]
本文借助热模拟实验研究GH4169动态再结晶机制和晶界演变规律
1 实验方法
实验用材料为在1080℃等温锻造态的GH4169合金,其主要化学成分列于表1,其原始组织如图1所示
Table 1
表1
表1GH4169合金的主要化学成分
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