【摘 要】
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Incoloy A286合金（以下简称A286合金）是一种典型的Fe-Ni-Cr系析出强化型变形高温合金,广泛应用于制造涡轮盘、高强度螺栓紧固件以及核电机组的关键构件等。然而,由于A286合金的化学成分中含有大量Ni、Cr、Ti、Mo等合金元素,使其在实际生产中存在变形抗力大、可加工温度范围窄、显微组织对变形条件比较敏感等问题。因此,研究A286合金的热变形行为,优化其热加工工艺参数,以获得理想的
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Incoloy A286合金（以下简称A286合金）是一种典型的Fe-Ni-Cr系析出强化型变形高温合金,广泛应用于制造涡轮盘、高强度螺栓紧固件以及核电机组的关键构件等。然而,由于A286合金的化学成分中含有大量Ni、Cr、Ti、Mo等合金元素,使其在实际生产中存在变形抗力大、可加工温度范围窄、显微组织对变形条件比较敏感等问题。因此,研究A286合金的热变形行为,优化其热加工工艺参数,以获得理想的组织结构与产品性能,就具有重要的工业应用价值。本文基于热模拟等温压缩实验,研究A286合金的高温流变行为,构建高温本构方程与热加工图,进而确定热加工的最佳工艺参数范围;其次,利用扫描电镜、透射电镜等分析了A286合金在不同变形参数下的显微组织演变规律,结合应力数据构建了JMAK动态再结晶模型,并应用该模型在Deform-3D有限元软件上对样品的等温压缩过程进行模拟,分析了变形量、温度及应变速率对动态再结晶行为的影响规律;最后,研究了A286合金在不同时效工艺下第二相的析出规律,探讨了微观组织与力学性能之间的联系。主要内容和结论如下:（1）分析了A286合金在变形温度为900-1150℃,应变速率为0.01-10 s-1条件下的流变应力曲线特征,发现绝热温升及摩擦的存在会导致流变应力值偏离真实值,据此对流变应力数据进行了修正。结合真应力-真应变数据构建了考虑应变量耦合因素的Arrhenius本构模型和BP人工神经网络本构模型,通过比较二者的相关系数及平均相对误差,发现后者具有更高的流变应力预测精度。热加工图结果显示该合金的最佳工艺范围为1025-1100℃/0.01-0.1 s-1和1100-1150℃/0.1-1 s-1。（2）研究了A286合金在不同热变形参数下的组织演变规律,其动态再结晶机制以晶界弓出的不连续动态再结晶（d DRX）机制为主。低温高应变速率时,动态回复是其主要软化机制。在高温下通过“多重弓出-孪晶”的机制使再结晶晶粒形成层状团簇结构。而高应变速率时的连续动态再结晶（c DRX）也是再结晶晶粒重要的形核机制。（3）建立了A286合金的临界应变模型、动态再结晶动力学模型和再结晶晶粒尺寸模型,结合上述模型数据利用Deform-3D软件对合金的等温热压缩过程进行了模拟。结果表明:变形量越大,温度越高,再结晶的程度就越大,再结晶晶粒尺寸也会增加。相对较低的应变速率会促进DRX的发生,高应变速率下的绝热温升效应也会使DRX的程度增加。（4）研究了A286合金在不同时效热处理制度下的微观组织与力学性能演变规律,发现在时效过程中晶界产生的碳化物颗粒以Ti C、Cr23C6为主。基体的强化相′相在720℃时析出最多,此时合金可获得良好的力学性能。进一步升温会导致η相的析出,使力学性能降低。
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