Nimonic 80A是一种具有良好的抗腐蚀、抗氧化性以及高温蠕变抗性的镍基高温合金,被广泛用于航空航天、核电能源、化工、船舶、汽车等行业中。Nimonic 80A高温合金属于变形合金,通常采用热轧、热锻等热变形方式对其进行加工。在热加工的过程中会发生动态再结晶、亚动态再结晶、静态再结晶以及晶粒长大等多种组织演变,这对组织和性能影响很大。此外,变形温度、应变、应变速率、初始晶粒尺寸等工艺参数又影响着组织演变过程。因此研究Nimonic 80A高温合金热变形过程及组织演变过程对制定和优化热加工工艺、提高产品质量有着非常重要的意义。本文开展了Nimonic 80A局温合金的动态再结晶实验、亚动态再结晶实验、静态再结晶实验及晶粒长大实验,系统地研究了该合金在整个热加工过程中所涉及的晶粒演变行为,得到了一整套适用于研究Nimonic 80A高温合金热加工过程晶粒演变的数学模型,主要研究内容和结论如下：1.通过Gleeble-1500单道次热压缩实验,研究了Nimonic 80A高温合金在不同变形温度和应变速率下的热变形行为和动态再结晶行为。得到了这些条件下的应力-应变曲线和微观组织,分析了变形温度和应变速率等工艺参数对再结晶行为的影响。结果表明,动态再结晶晶粒尺寸随着应变速率的升高和变形温度的降低而减小。在此基础上,拟合了该合金的本构模型和再结晶动力学模型。基于动态材料模型得到了该合金不同应变条件下的热加工图,结果表明该合金在变形温度为1150～1180℃,应变速率在0.1～1s-1之间范围内加工效率较高。2.通过Gleeble-1500双道次热压缩实验,研究了Nimonic 80A高温合金在不同变形温度、应变速率、预应变和初始晶粒尺寸下不同间隙时间的热变形行为和亚动态再结晶行为。得到了这些条件下的应力-应变曲线和微观组织,分析了变形温度、预应变、应变速率和初始晶粒尺寸等工艺参数对再结晶行为的影响。结果表明,变形温度和应变速率对亚动态软化的影响很大,而预应变和初始晶粒尺寸对亚动态软化的影响很小。应变速率越大,温度越高,则亚动态软化分数越大；再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低而增大。在此基础上,得到了该合金的亚动态再结晶动力学模型。3.通过Gleeble-1500双道次热压缩实验,研究了Nimonic 80A高温合金在不同变形温度、预应变、应变速率和初始晶粒尺寸下不同间隙时间的热变形行为和静态再结晶行为。得到了这些条件下的应力-应变曲线和微观组织,分析了变形温度、预应变、应变速率和初始晶粒尺寸对再结晶行为的影响。结果表明,预应变对静态软化分数也有很大的影响,而初始晶粒尺寸的影响很小。预应变、应变速率越大,温度越高,则静态软化分数越大；温度越高,应变速率越小,则再结晶晶粒尺寸越大。基于实验结果,得到了该合金的静态再结晶动力学模型。4.通过Gleeble-1500真空加热实验,研究了Nimonic 80A高温合金在不同加热温度和保温时间下的晶粒长大行为,分析了加热温度和保温时间对晶粒长大行为的影响。得到了该合金的晶粒长大Beck模型和Sellars模型。结果表明,加热温度对平均晶粒尺寸的影响要比保温时间对平均晶粒尺寸的影响大。相比Beck模型,Sellars模型能更好的描述Nimonic 80A高温合金的晶粒长大行为。
