Nimonic 80A热变形行为及其微观组织演化机制

摘要

本文研究了Nimonic80A在热变形温度范围为800oC至1180oC、变形速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1及变形量为0.1至1.1的条件下,变形行为及微观组织演化规律。此外,本文进一步研究了变形速率为1s-1时,高温(1100oC-1180oC)和中温(800oC-950oC)变形条件下出现的不同动态再结晶(DRX)机制:包括非连续的动态再结晶机制(DDRX),连续动态再结晶机制(CDRX),以及在原始晶粒中变形带上形成再结晶晶粒的机制。本文还建立了材料峰值应力(σp)与再结晶晶粒度(DR)的关系,确定了动态再结晶机制的转变温度。
　　实验采用Gleeble3500进行热压实验。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术对样品进行表征, Channel5软件处理数据。主要实验结论如下:
　　Nimonic80A真应力真应变曲线在变形初期先呈现加工硬化,随着应变增加,动态回复及动态再结晶发生导致真应力下降。材料的峰值应力随温度的增加而减小,随变形速率的增加而增加。
　　变形速率为1s-1时,随温度降低,Nimonic80A的热变形行为和微观结构均发生明显的转变,转变温度在1000oC左右。峰值应力与热变形温度之间具有双线性关系。在高温和中温条件下,斜率分别为为-1.0和-4.0。当变形量为1.1时,随变形温度的降低,微观组织由均匀等轴晶粒结构,转变为同时包含新晶粒及扁平原始晶粒的不均匀结构。
　　再结晶晶粒度与峰值应力在对数坐标中也存在双线性关系。在高温和中温条件下,再结晶晶粒度指数分别为-0.71和-0.39。再结晶晶粒度随温度的增加而增加,最小值和最大值分别达到0.3μm和25μm。
　　Nimonic80A的热变形行为及微观结构的转变与动态再结晶机制的变化相关。高温下,非连续的动态再结晶机制(DDRX)为主导机制。通过原始晶界弓出形核,晶界迁移长大来完成再结晶过程,激活能(Q)约为175KJ/mol。中温下,连续动态再结晶机制(CDRX)逐渐替代了非连续的动态再结晶机制。由于中温下原始晶界不易迁移,无法消除变形带来的位错,晶粒内变形位错逐渐蓄积相互作用形成亚晶结构。随变形量增加,亚晶界吸附位错转变成大角度晶界,最终形成完全被高角晶界包围的新晶粒。此时激活能大约为932KJ/mol。在转变温度1000oC左右,非连续的动态再结晶机制(DDRX)和连续动态再结晶机制(CDRX)同时存在。此外,800oC温度条件下,还出现在原始晶粒内部变形带上形核的动态再结晶机制。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 Nimonic 80A介绍

1.3镍基高温合金的研究现状

1.4 EBSD技术的应用

1.5镍基高温合金研究存在问题

1.6本文研究的意义、目的及内容

第二章 实验材料、设备及试验方法

2.1实验材料及使用设备

2.2热处理及热变形实验

2.3样品制备及表征

2.4数据处理方法

第三章 Nimonic 80A热变形行为

3.1 引言

3.2 热变形参数对于真应力应变曲线的影响

3.3 变形温度、变形速率及流变应力的关系

3.4 小结

第四章 Niomnic 80A微观组织演化规律

4.1引言

4.2热变形参数对微观组织的影响

4.3小结

第五章 动态再结晶机制

5.1引言

5.2 1000oC时的动态再结晶机制

5.3 950oC时的动态再结晶机制

5.4 800oC时的动态再结晶机制

5.5小结

第六章 动态再结晶机制的转变

6.1引言

6.2再结晶晶粒临界应力

6.3动态再结晶机制的转变机理

6.4再结晶晶粒度与流变应力的关系

6.5小结

第七章 结论

参考文献

致谢

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