GH4698/GH698沉淀增强镍基高温合金

GH4698合金作为一种沉淀增强镍基高温合金，在高达750°C时具有优异的强度、韧性、抗疲劳性和耐腐蚀性。 因此，这种合金已被广泛用于制造在高温下工作的机器零件，例如飞机发动机压缩机盘、导叶片和燃气轮机盘。然而，这种材料对热加工参数极为敏感，由于添加了铝和钛，GH4698大型锻件的坯料开口处很容易发生裂纹[1]。一种解决方案是将坯料放在套筒中并作为一个整体进行锻造，使材料处于三维压应力状态，但这会增加成本。一种更经济的方法是在优化参数下变形，但到目前为止，GH4698的热加工图尚未建立，阻碍了实际生产中的热加工参数优化。因此，迫切需要对GH4698的流动行为和热工作图进行系统研究。

已经提出了各种流动应力模型来描述合金在高温下的流动行为。Wang等[2]成功地利用现象学Johnson-Cook模型描述了GH4133B的指数应力-应变关系。然而，Johnson-Cook模型不适用于具有非指数型应力-应变曲线的材料，Shamsolhodaei等[3]为NiTi合金建立了Zerilli-Armstrong模型。为了达到更高的预测精度，对Arrhenius模型进行了修改，纳入了应变的影响，并在改进的Arrhenius模型的基础上，建立了各种镍基合金的流动应力模型，例如Chen等[4]的GH4169合金，Wang等[5]的N08028合金和Gu等[6]的80A合金。Lin等[7]和Wang等[8]的研究结果表明，通过神经网络可以进一步提高流动应力模型的精度，但由于有限元积分的困难，其应用受到限制。此外，Lin等[9]、Haan等[10]和周等[11]提出了基于物理的模型来研究蠕变、位错运动和晶粒尺寸对流动应力影响的潜在机制。通过对比上述模型，Arrhenius模型在适用性和准确性方面显示出优势，因此在镍基合金的流动应力建模中得到了广泛的应用[4,5,6]。

近年来，镍基合金的加工图谱也得到了深入研究。Wu等人建立了电厂用镍基合金的热加工图谱，结果表明，热加工图谱可以反映出不同的再结晶机理[12]。Wang等[13]对IN028合金加工图谱不同域的微观结构进行了检测，结果表明，变形机理图与加工图谱吻合较好。N08028合金[14]、617B合金[15]和GH4169合金[16]的加工图谱显示，加工图谱的效率峰值与N08028合金的动态再结晶成核和剧烈晶粒生长有关，而不完全再结晶、孪晶和绝热剪切带则出现在不稳定域。通过比较Gegel等[17,18,19,20]的不同不稳定性准则，Ge等[21]比较了GH79合金不同形状的变形不稳定域，发现Prasad准则的变形不稳定域可以有效预测GH79的变形不稳定性。Chen等[4]的研究结果表明，GH4169的最佳热加工参数位于耗散效率为30–35%的区域。具体而言，Zhang等[22]研究了GH4698合金的流动行为，并建立了流动应力模型。然而，GH4698的热作图尚未建立，为大型锻件生产中的热作参数优化设置了障碍。因此，需要对GH4698合金在高温下的流动特性和热加工性进行系统研究。

因此，本研究通过热压缩研究了GH4698合金的热变形行为。建立Arrhenius模型计算流动应力。构建了不同热加工条件下的加工图谱，推荐了GH4698的最佳热加工参数范围。本研究为GH4698大型锻件在锻造过程中的热加工参数优化提供参考。

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