摘要
GH4169G合金是在GH4169合金成分基础上采用P、B微合金强化，发展而成的一种新型合金，其持久和蠕变性能大幅提高，使用温度由650℃提高到680℃。由于该合金具有优良的高温力学性能、抗蠕变、耐腐蚀性能，已在航空发动机中获得重要应用。GH4169G合金的合金化程度较高，变形抗力大，热加工温度窗口窄，高温条件下组织演化对变形参数较敏感。目前GH4169G合金高温变形行为、动态再结晶机制以及长期时效组织稳定性等方面有待进一步研究。因此，本文系统研究了GH4169G合金在不同变形条件下的变形规律和变形机制，以及合金在长期时效过程中组织和性能变化，对GH4169G合金的发展和进一步应用具有一定的工程价值。 本文通过热压缩实验，获得了GH4169G合金的高温应力-应变曲线，建立了该合金的本构方程，并验证了其准确性。基于DMM模型，建立了其热加工图，确定了两个最佳的热加工区域:(1)变形温度1050～1100℃，应变速率10-0.5～1s-1;(2)变形温度1000～1030℃，应变速率10-2～10-1s-1。 进一步研究了GH4169G合金高温压缩过程中动态再结晶组织演化及再结晶机制。结果表明，动态再结晶分数和动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度和应变量的增加而增加。在变形温度低于1050℃条件下，当应变速率低于1s-1时，随着应变速率的减小，动态再结晶分数逐渐增加，动态再结晶晶粒尺寸也随之增大;当应变速率高于1s-1时，动态再结晶分数和晶粒尺寸随着应变速率的增加而增大。 GH4169G合金存在不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶机制三种动态再结晶形核机制。其中，以原始晶界弓出的不连续动态再结晶形核机制为主;当变形温度较低时，大变形量的晶粒内部会形成变形带，亚晶取向差累积并转变成大角度晶界，可在晶粒内部发生连续再结晶机制;另外，原始孪晶界的存在也会加快晶界的弓出，当孪晶界在变形过程中失去共格关系成为大角度晶界时，也可为形核提供位置，发生孪晶机制。 研究了变形参数对GH4169G合金孪晶形成的影响。结果表明，在晶粒长大过程中会形成新的孪晶，晶界迁移有助于孪晶的形成。∑3n(n=1，2，3)晶界的数量与动态再结晶分数和动态再结晶晶粒尺寸的变化趋势相同。其中，∑3晶界以偶然生长机制为主要形成机制，∑9和∑27晶界的形成则主要为再生机制。在变形过程中，共格∑3晶界比例随着动态再结晶程度的增加和再结晶晶粒的长大而逐渐增多，分布也更加均匀，但非共格∑3晶界的数量则不断减少。 650℃/10000h长期时效过程中，GH4169G合金中P、B的加入可以抑制γ"相和6相的长大，并延缓α-Cr相的析出。GH4169G合金的室温拉伸和650℃拉伸性能分别在时效3000h和1500h时达到峰值，之后随着时效时间的增加，GH4169G合金的拉伸强度和塑性明显高于GH4169合金。长期时效处理前，GH4169G合金的650℃/700MPa和680℃/700MPa持久寿命约为GH4169合金的3～4倍。长期时效过程中，GH4169G合金的持久寿命明显优于GH4169合金，GH4169G合金时效时间为5000h后的持久寿命与GH4169合金时效前的持久寿命相当。结果表明，P、B复合强化的GH4169G合金在长期时效过程中具有更好的组织和性能稳定性。
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