第11期 王珏等：700℃超超临界锅炉材料GH4700合金热压缩行为 ·1495· 4 1210"00150g 1.2 (a) 208平- 1.0 (b) 3 2 61120C 0.8 0.6 10s 1 0.4 0.2 0 ● 0.0 1s1 ● 0.2 ● -0.4 -2 -0.6 3 ■ -0.8L -0.80.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.2 6.7×10-6.8×106.9×107.0×1017.1×107.2×10 Insinh(ag.) T-1/K 图2本构方程回归推导过程.(a)不同温度下lnE与Insinh((aop)的关系；(b)不同应变速率下Insinh(aop)与1/T的关系 Fig.2 Regression analysis in deriving constitutive equations:(a)Ine vs.Insinh(aop)for different temperatures;(b)Insinh(aop) vs.1/T for different strain rates 1.2 R=0.99 1.0 0.8 0.6 0.4 ◆ 0.2 0.0 DRX品粒 -0.2 ■ 0.4 -0.6 0.8 232425262728293031 InZ 100um 图4GH4700合金在1150℃、0.1s-1条件下压缩15%的变 图3GH4700合金峰值应力与Z函数关系 形组织 Fig.3 Relationship between the peak stress and the Z pa- Fig.4 Microstructure of GH4700 alloy deformed at 1150 C rameter of GH4700 and 0.1 s-1 with a deformation of 15% 2.2热变形组织分析 当合金动态再结晶形核方式为应变诱发晶界 2.2.1动态再结晶形核 迁移形核时，存在形核的临界变形量ec,该变形量 图4为GH4700合金在1150℃、0.1s-1条件下 与变形条件（应变速率和变形温度）有关.研究表明 压缩15%的变形组织.可以看出平直的原始晶界出 e。与流变曲线中峰值应变ep具有线性关系： 现明显弓弯，并在弓弯处、三角晶界处和孪晶界处 有细小的动态再结晶晶粒产生.因此推断GH4700 Ec QEp (6) 合金动态再结晶形核方式为应变诱导晶界迁移形核 式中，α为常数，镍基合金通常取值为0.4~0.7可. (SIGBM).在热变形过程中，位错在晶界及孪晶界 图5为GH4700合金不同变形温度下，峰值 处堆积，由于合金的层错能较低，位错的交滑移和 应变与应变速率关系曲线.由式（⑥）可知这一曲线 攀移受到抑制，导致动态回复较弱，加速了位错的 同时反映出动态再结晶形核的临界应变量与变形条 堆积过程.品界处位错的局部调整导致晶界弓弯 件的关系.在变形温度为11201210℃、应变速率 出现，并在弓弯内侧形成位错密度极低的新晶粒核 为0.120s-1范围内，合金峰值应变在0.160.30 心16-18，核心向位错密度较高的母晶粒扩展使动 之间.在应变速率相同的条件下，峰值应变随着变 态再结晶晶粒逐渐长大.由于三角晶界处容易出现形温度升高而降低，即温度升高有利于动态再结晶 不同取向晶粒变形协调性问题，也会导致大量位错 的形核.当变形温度为1120~1180℃时峰值应变随 堆积，使其也成为动态再结晶优先的形核地点 着应变速率的升高而先增大后减小，当变形温度为第 11 期 王珏等：700 ℃超超临界锅炉材料 GH4700 合金热压缩行为 1495 ·· 图 2 本构方程回归推导过程. (a) 不同温度下 ln ˙ε 与 lnsinh(ασp) 的关系; (b) 不同应变速率下 lnsinh(ασp) 与 1/T 的关系 Fig.2 Regression analysis in deriving constitutive equations: (a) ln ˙ε vs. lnsinh(ασp) for different temperatures; (b) lnsinh(ασp) vs. 1/T for different strain rates 图 3 GH4700 合金峰值应力与 Z 函数关系 Fig.3 Relationship between the peak stress and the Z pa￾rameter of GH4700 2.2 热变形组织分析 2.2.1 动态再结晶形核 图 4 为 GH4700 合金在 1150 ℃、0.1 s−1 条件下 压缩 15%的变形组织. 可以看出平直的原始晶界出 现明显弓弯，并在弓弯处、三角晶界处和孪晶界处 有细小的动态再结晶晶粒产生. 因此推断 GH4700 合金动态再结晶形核方式为应变诱导晶界迁移形核 (SIGBM). 在热变形过程中，位错在晶界及孪晶界 处堆积，由于合金的层错能较低，位错的交滑移和 攀移受到抑制，导致动态回复较弱，加速了位错的 堆积过程. 晶界处位错的局部调整导致晶界弓弯 出现，并在弓弯内侧形成位错密度极低的新晶粒核 心 [16−18]，核心向位错密度较高的母晶粒扩展使动 态再结晶晶粒逐渐长大. 由于三角晶界处容易出现 不同取向晶粒变形协调性问题，也会导致大量位错 堆积，使其也成为动态再结晶优先的形核地点 [19] . 图 4 GH4700 合金在 1150 ℃、0.1 s−1 条件下压缩 15%的变 形组织 Fig.4 Microstructure of GH4700 alloy deformed at 1150 ℃ and 0.1 s−1 with a deformation of 15% 当合金动态再结晶形核方式为应变诱发晶界 迁移形核时，存在形核的临界变形量 εc，该变形量 与变形条件 (应变速率和变形温度) 有关. 研究表明 εc 与流变曲线中峰值应变 εp 具有线性关系： εc = αεp. (6) 式中，α 为常数，镍基合金通常取值为 0.4∼0.7[7] . 图 5 为 GH4700 合金不同变形温度下，峰值 应变与应变速率关系曲线. 由式 (6) 可知这一曲线 同时反映出动态再结晶形核的临界应变量与变形条 件的关系. 在变形温度为 1120∼1210 ℃、应变速率 为 0.1∼20 s−1 范围内，合金峰值应变在 0.16∼0.30 之间. 在应变速率相同的条件下，峰值应变随着变 形温度升高而降低，即温度升高有利于动态再结晶 的形核. 当变形温度为 1120∼1180 ℃时峰值应变随 着应变速率的升高而先增大后减小，当变形温度为