粉特性对镍基粉末冶金高温合金组织及热变形行为的影响

摘要

分别采用氩气雾化(Argon atomization,AA)和等离子旋转电极(Plasma rotating electrode process,PREP)两种方法制备具有不同特性的镍基高温合金粉末,然后在相同条件下对两种粉末进行热等静压制备成块体材料(A-HIP及P-HIP).分别对粉末和块体材料进行显微组织分析和形貌表征,并对热等静压材料在温度为1000～1100℃下、应变速率为0.01～1.0 s-1下进行热压缩实验,利用采集的应力、应变参数,通过迭代和线性回归的方法计算热激活能并构建本构方程,并利用所建立的本构方程预测合金在不同应变下的应力.结果表明;PREP粉末表面洁净度、球形度和粒径均匀度要比AA粉末的好,其表面氧含量也相对较低,仅为0.0079％,而AA粉末中氧含量为0.0139％(质量分数);相比P-HIP,A-HIP中分布着较多的原始颗粒边界和孔洞,原始颗粒边界的主要组成是大尺寸的γ'相和碳氧化物颗粒;A-HIP的平均晶粒尺寸为8.59tm,P-HIP的平均晶粒尺寸为12.54 μm;A-HIP的强化相γ'的体积分数(43.91％)与P-HIP的强化相γ'体积分数(43.65％)基本相等.两种材料的激活能分别为1012.9kJ/mol和757.1 kJ/mol,并采用双曲正弦Arrhenius模型构建不同应变下的本构方程并预测不同变形条件下的真应力,其与实验值间的绝对误差分别为6.46％和4.87％.A-HIP在压缩过程出现宏观裂纹,原始颗粒边界是压缩裂纹产生主要因素之一,且裂纹沿原始颗粒边界进行扩展.