【摘 要】
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镍基高温合金是指以镍为基体在650～1100℃温度下具有一定强度和良好抗氧化抗热腐蚀性能的高温合金,主要应用于航空航天、石油化工、核能电力等领域。但一直以来我国镍资源匮乏,且进口镍资源价格极高,因此对节镍形奥氏体合金的研究成为人们关注的重点。本文以镍基高温合金X-750和节镍型耐热合金253MA为研究对象,在Gleeble-3500热模拟试验机上分别进行了两种合金材料在不同变形条件的单道次热压缩试
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镍基高温合金是指以镍为基体在650～1100℃温度下具有一定强度和良好抗氧化抗热腐蚀性能的高温合金,主要应用于航空航天、石油化工、核能电力等领域。但一直以来我国镍资源匮乏,且进口镍资源价格极高,因此对节镍形奥氏体合金的研究成为人们关注的重点。本文以镍基高温合金X-750和节镍型耐热合金253MA为研究对象,在Gleeble-3500热模拟试验机上分别进行了两种合金材料在不同变形条件的单道次热压缩试验,对真应力-真应变数据进行分析,建立了耦合应变量的Arrhenius本构关系模型,并验证了上述模型的流变应力预测精度;绘制了两种合金在不同真应变条件下的热加工图,结合EBSD表征技术分析了微观组织的演变规律,评估了利用加工图优化热加工工艺参数的可行性;对两种合金分别建立了基于变形机制的物理本构模型,并探讨了再结晶体积分数与变形特征参数之间的关系。论文的主要结论如下:（1）绘制了两种合金的真应力-应变曲线,其流变应力曲线均为典型的动态再结晶曲线。分析了不同变形参数对两种合金的高温流变行为的影响规律:随变形温度升高或应变速率的降低,合金的流变应力均呈下降趋势。变形初期,受到加工硬化作用,应力急剧升高;随着变形量的增大,合金内部的动态软化机制启动,部分抵消了加工硬化效果;当储存能达到阈值后,动态再结晶机制成为合金热变形的主导机制,材料内部晶粒逐渐转变为无畸变的等轴晶。（2）对X-750和253MA两种合金分别建立了基于唯象形耦合应变量的Arrhenius本构模型,经过验证表明本构模型能良好的预测合金的高温流变行为。X-750合金本构方程的相关系数和平均相对误差分别为0.98102和9.63%;253MA合金本构方程的相关系数和平均相对误差分别为0.98762和7.85%。（3）对X-750和253MA两种合金热加工过程的动态回复和动态再结晶阶段分段的建立了基于变形机制的物理本构模型。基于两种合金的动态再结晶动力学模型,探讨了动态再结晶体积分数与变形参数之间的关系:随着变形温度的提高或应变速率的降低,动态再结晶机制逐渐起主导作用。（4）绘制了两种合金在不同应变量下的热加工图,结合EBSD图对功率耗散区和流变失稳区进行了组织分析,得到了两种合金的安全热加工区间。讨论了变形参数对两种合金微观组织的影响:随变形温度的升高或应变速率的降低,动态再结晶晶粒的尺寸和动态再结晶的程度不断增大。
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