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GH4169合金具有强度高、抗氧化、抗辐照、热加工性能及焊接性能良好等特点,是航空、航天及核能、石油领域大量应用的关键材料。采用粉末冶金方法制备高温合金具有减少宏观偏析的优势。本文利用粉末冶金工艺的优势,以FGH4169镍基高温合金为研究对象,对等离子旋转电极雾化法制备的母合金粉末进行热等静压成型,制备粉末冶金FGH4169高温合金。借助金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、电子万能试验机、蠕变试验机等设备,讨论了δ相在固溶处理过程中的析出行为及其对FGH4169合金性能的影响;通过热模拟实验,对FGH4169合金的高温变形行为的组织演变及力学行为进行了分析,建立了该合金的本构方程及热加工图。得出以下结论:(1)等离子旋转电极雾化法制备的FGH4169合金粉末,粒度在125μm以下的氧含量达到0.011%,远高于未经筛分的母合金粉末(0.0014%),但因粉末粒度主要集中在190μmm(中位径),粒度在125μm以下的粉末较少,因此热等静压态FGH4169合金的粉末颗粒边界(PPB)问题并不显著。(2)热等静压态FGH4169合金在940~1000℃范围固溶处理,随温度的升高,δ相的析出量逐渐减少,并由在晶内和晶界同时析出转变为主要在晶界析出。合金室温、高温(650℃)强度随着δ相的减少而逐渐增加,伸长率的变化并不明显。(3)标准热处理态(STD)FGH4169合金的室温屈服强度和抗拉强度分别为964MPa和1125MPa,均低于直接时效(DA)态的样品的1130MPa和1312MPa。在塑性方面,STD态样品的伸长率为22.6%,显示出良好的塑性,而相比之下DA态样品的伸长率只有14.7%。650℃高温拉伸性能表现出相同的规律。STD态样品在650℃的屈服强度与抗拉强度分别为923MPa和1116MPa,均低于DA态的样品的1093MPa和1245MPa。在塑性方面,STD态样品的伸长率为21.5%,显示出良好的塑性,而DA态样品的伸长率只有10.8%。STD态合金在650℃、690MPa下的持久寿命高于DA态合金,同时,后者表现出缺口敏感性。(4)在高温变形过程中,热等静压态FGH4169合金在变形温度较低(950℃)、应变速率较高(10s-1)条件下变形时,原始晶粒沿变形方向被严重拉长,沿原始晶界有少量动态再结晶晶粒形成,形成“项链”组织;随着变形温度升高、变形速率降低,变形大晶粒逐渐减少,动态再结晶趋于完全,晶粒明显长大。(5)热等静压态FGH4169合金峰值流变应力和变形速率的关系可用如下本构方程描述:其中(6)热等静压态FGH4169合金适合的热加工工艺为:变形温度为1010~1050℃、应变速率为0.01-0.1s-1范围以及变形温度为980℃、应变速率为0.004~0.01s-1范围。