Nimonic 80A热变形行为及其微观组织演化机制

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本文研究了Nimonic80A在热变形温度范围为800oC至1180oC、变形速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1及变形量为0.1至1.1的条件下,变形行为及微观组织演化规律。此外,本文进一步研究了变形速率为1s-1时,高温(1100oC-1180oC)和中温(800oC-950oC)变形条件下出现的不同动态再结晶(DRX)机制:包括非连续的动态再结晶机制(DDRX),连续动态再结晶机制(CDRX),以及在原始晶粒中变形带上形成再结晶晶粒的机制。本文还建立了材料峰值应力(σp)与再结晶晶粒度(DR)的关系,确定了动态再结晶机制的转变温度。实验采用Gleeble3500进行热压实验。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术对样品进行表征,Channel5软件处理数据。主要实验结论如下:Nimonic80A真应力真应变曲线在变形初期先呈现加工硬化,随着应变增加,动态回复及动态再结晶发生导致真应力下降。材料的峰值应力随温度的增加而减小,随变形速率的增加而增加。变形速率为1s-1时,随温度降低,Nimonic80A的热变形行为和微观结构均发生明显的转变,转变温度在1000oC左右。峰值应力与热变形温度之间具有双线性关系。在高温和中温条件下,斜率分别为为-1.0和-4.0。当变形量为1.1时,随变形温度的降低,微观组织由均匀等轴晶粒结构,转变为同时包含新晶粒及扁平原始晶粒的不均匀结构。再结晶晶粒度与峰值应力在对数坐标中也存在双线性关系。在高温和中温条件下,再结晶晶粒度指数分别为-0.71和-0.39。再结晶晶粒度随温度的增加而增加,最小值和最大值分别达到0.3μm和25μm。Nimonic80A的热变形行为及微观结构的转变与动态再结晶机制的变化相关。高温下,非连续的动态再结晶机制(DDRX)为主导机制。通过原始晶界弓出形核,晶界迁移长大来完成再结晶过程,激活能(Q)约为175KJ/mol。中温下,连续动态再结晶机制(CDRX)逐渐替代了非连续的动态再结晶机制。由于中温下原始晶界不易迁移,无法消除变形带来的位错,晶粒内变形位错逐渐蓄积相互作用形成亚晶结构。随变形量增加,亚晶界吸附位错转变成大角度晶界,最终形成完全被高角晶界包围的新晶粒。此时激活能大约为932KJ/mol。在转变温度1000oC左右,非连续的动态再结晶机制(DDRX)和连续动态再结晶机制(CDRX)同时存在。此外,800oC温度条件下,还出现在原始晶粒内部变形带上形核的动态再结晶机制。
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