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纯镍主要通过锻造、轧制、挤压等方法加工成型,但其易产生镦粗裂纹,轧制脆断等问题,从而导致纯镍加工生产成品率低、产品质量差、成本过高等问题。为更好解决这些问题需要系统地掌握纯镍热加工过程中的流变行为。本文通过在Gleeble-3500热模拟机对N6纯镍进行等温热压缩试验,研究粗大柱状晶工业纯镍在不同变形条件下的流变行为,揭示其动态软化行为的组织演变规律及动态再结晶的形核机制;通过显微硬度实验分析了热变形过程中纯镍的显微组织和性能之间的关系。主要研究成果如下:(1)纯镍在高温低应变速率时流变应力容易出现峰值,甚至多个峰值;流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率增大而增大,并且应变速率比变形温度对流变应力行为影响显著。热变形所需要的激活能为312.4KJ/mol,应变速率比变形温度对激活能影响大。变形过程中的流变应力与应变速率、变形温度及应变之间的关系用Zener-Hollomon参数描述,实测应力与计算应力的相对误差在±10%以内,表明本构方程能较好地描述纯镍的高温流变行为。(2)基于DMM模型建立纯镍的热加工图,热加工图的变化反映了在热变形过程中,应变速率、变形温度及应变程度都对纯镍的变形过程产生显著的影响。纯镍的失稳区主要集中在高应变速率区域,同时随着应变程度的增大,失稳区域增大,并由高温向低温度区域迁移。结合热加工图及显微组织分析得出纯镍的最佳热变形参数:变形温度为1060-1120℃,应变速率为0.03-0.2s-1的蛋形区域。(3)纯镍在热压缩变形过程中硬度变化主要是加工硬化和动态软化过程中位错密度变化的结果。在变形温度为1000℃时,过低或过高的应变速率时,材料的硬度较低,且不利于形成细小等轴再结晶晶粒,应变速率为0.1s-1时硬度达到最大值为159.2HV;在应变速率0.01s-1时,随着温度升高,再结晶晶粒逐渐长大,温度升高纯镍的硬度降低,在变形温度为1150℃时发生DDRX,部分再结晶晶粒异常长大,硬度有所提高;随着应变程度增大而硬度增大,形成的细小再结晶晶粒组织,在应变量为0.7时硬度增大到150.1HV。(4)沿锯齿状和波浪状晶界发生的凸出过程是纯镍发生动态再结晶的重要形核机制,凸出形核也有利于形成细小的再结晶晶粒。除此之外,孪晶在纯镍发生动态再结晶时产生新的晶粒和细化原始晶粒的作用,高的晶界迁移速率也容易形成孪晶。晶界的凸出和反复出现孪晶(孪晶长大)的再结晶形核过程是纯镍的两种不同却非常重要形核的机制。