摘要
GH4169合金具有优异的高温综合性能，广泛用于航空航天、石油化工、核能应用等重要领域，然而该合金存在高温变形抗力高、应变硬化倾向严重等问题，采用常规方法难于生产复杂的异构零件。超塑成形技术的发展为该合金的加工成形提供了崭新途径，然而细晶GH4169合金的制备流程复杂，组织均匀性差等问题突出，同时GH4169合金的超塑性变形微观机制尚不明确，严重限制了该合金超塑性的实际应用，为解决上述问题，本文针对GH4169合金的冷轧热处理细晶工艺及超塑性变形行为进行研究，主要的研究内容和结果如下: (1)制定了GH4169合金大变形量冷轧+两阶段退火工艺流程。确定了最佳的轧制和热处理工艺参数，简化轧制热处理工艺流程，获得了组织均匀性良好的细晶薄板产品。结果表明，对GH4169合金板材首先进行84％的冷轧变形，随后在860℃退火处理10h，接着在950℃退火处理3h，可以获得晶粒尺寸为3.56μm的细晶组织，同时均匀性良好。 (2)探究了GH4169合金在冷轧热处理过程中的组织演变规律及晶粒细化机制。分析了在不同热处理参数下δ相析出以及基体组织的变化规律，进而获得了冷轧热处理工艺条件下的晶粒细化机制。结果表明，合金内部储存的大量畸变能，在再结晶退火中提升了静态再结晶的驱动力，同时预先均匀析出的长针状δ相在再结晶退火过程中促进合金的静态再结晶形核，钉扎在晶界处阻碍晶粒长大，最终获得了晶粒细小均匀的组织。 (3)研究了细晶GH4169合金的超塑性力学行为。研究了不同变形条件对合金超塑性的影响，获得了最佳的变形条件，进而获得了该合金的超塑性特征参数。结果表明，在温度为950℃和应变速率为1.6×10-3s-1的条件下，GH4169合金的超塑性延伸率最高，为756％。在950℃变形时，合金的应变速率敏感性指数为0.53，应力指数为1.89，在应变速率为4.0×10-4s-1时，合金的变形激活能为299.29kJ/mol。 (4)掌握了GH4169合金超塑性变形的组织演变规律及变形机制。在不同变形条件下，研究了合金在变形过程中的组织演变，进而获得了GH4169合金的超塑性变形机制。结果表明，在超塑性变形后，合金内部δ相形貌主要为块状和短棒状，晶粒尺寸有所增加，并且伸长区域内部晶粒均呈现近等轴状。从力学行为与组织演变两方面考虑，晶内扩散调节的晶界滑移是GH4169合金的超塑性变形的主要机制。
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