摘要
GH4169合金具有强度高、抗氧化性好、抗疲劳性能优异、能够在-253℃~700℃以上的高温和应力作用下长时间服役等特点，是许多重要耐高温零部件的首选材料，在航空航天等领域被广泛应用。传统的加工成形工艺不但生产开发周期长、成本高，且加工成形难度高。而电弧增材制造GH4169合金能够解决以上问题，于是电弧增材制造GH4169合金复杂零部件的需求随之产生。热加工工艺的开发及其控制对电弧增材制造GH4169合金高温性能具有很大影响。因此，对沉积态GH4169高温合金进行均匀化热处理及其高温变形行为进行深入和系统的研究具有重要意义。 本文根据沉积态GH4169合金的均匀化热处理试验及高温压缩试验研究了其高温变形行为，分析沉积态GH4169合金在高温压缩过程中的流变应力曲线、微观组织演变，绘制沉积态GH4169合金的热加工图，通过分析热加工图确定其高温变形的最佳工艺参数，构建了沉积态GH4169合金高温压缩过程中的本构模型，主要研究内容如下。 研究GH4169高温合金的电弧增材制造工艺，分析主要工艺参数对该合金成形形貌的影响，确定最佳工艺方案。实验结果表明：GH4169合金电弧增材制造采用纯氩气为保护气，保护气流量为15L/min，增材电流160A，增材速度16cm/min，焊道间搭接率为40%，层间温度控制在100℃以下。 研究不同均匀化热处理工艺参数对沉积态GH4196高温合金微观组织的影响，确定最佳均匀化热处理工艺参数。通过观察不同均匀化热处理工艺参数下的沉积态GH4169高温合金的微观组织特征发现：当均匀化热处理温度一定时，随着保温时间的延长，沉积态GH4169高温合金组织内的柱状晶逐渐转变为等轴晶，平均晶粒尺寸呈逐渐长大趋势，Laves相体积分数逐渐减小，在保温90min后，平均晶粒尺寸长大至178.9μm，Laves相完全溶解。当均匀化热处理保温时间一定时，随着加热温度的升高，晶粒平均尺寸逐渐长大，Laves相体积分数逐渐减小，在加热温度为1200℃时，Laves相体积分数降低至0.64%，平均晶粒尺寸长大至170.3μm，此时沉积态GH4169合金组织内的柱状晶已完全转化为等轴晶。最终确定均匀化热处理参数为保温温度为1120℃，保温时间为90min。 根据沉积态GH4169合金在不同工艺参数下的高温压缩实验数据，绘制真应力-真应变曲线，研究其高温变形过程中的流变应力变化以及微观组织演变，根据试验得到的真应力-真应变数据构建沉积态GH4169合金高温变形本构方程为：(ε)=2.80085×1019[sinh(0.00745σ)]5.35908exp(781250/RT) 研究结果表明：当变形速率一定时，随着变形温度的升高，沉积态GH4169合金的流变应力逐渐减小；当变形温度一定时，随着应变速率的增加，沉积态GH4169合金的流变应力随之增加，但峰值应力和峰值应变随着变形速率的增加而降低。 根据沉积态GH4169合金在变形温度为970℃~1120℃、变形速率0.001s-1~1s-1条件下的高温压缩实验获得的实验数据绘制热加工图，通过分析确定沉积态GH4169高温合金在高温变形过程中合适的加工参数为：加热温度1050℃~1120℃、变形速率0.001s-1~0.01s-1，为优化沉积态GH4169合金的高温变形工艺参数，避免热变形过程中的塑性失稳区域提供了理论支持。
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