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一种新型镍基粉末高温合金热变形行为研究
摘要：本文通过对一种新型镍基粉末高温合金进行高温热变形实验，研究了其热力学和动力学行为。结果表明，该合金具有良好的高温稳定性和延展性，且其热变形行为与其他传统镍基合金有所不同，具有开辟热变形新途径的潜力。这对于粉末冶金领域的合金设计和制备具有重要意义。
关键词：镍基粉末高温合金；热变形；热力学；动力学；合金设计
引言
镍基高温合金是一类耐高温、耐腐蚀、抗氧化的合金材料，广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域。随着科学技术的不断发展，一些新型合金的设计和制备逐渐成为研究热点，其中镍基粉末高温合金由于其独特的制备方法和结构特点备受关注。
热变形行为是材料力学性能和加工变形过程中必须考虑的重要指标，对于材料的应用和设计具有重要意义。本文研究了一种新型镍基粉末高温合金的热力学和动力学行为，以期为合金设计和制备提供参考。
实验部分
1.实验材料
样品为一种新型镍基粉末高温合金，其化学成分为Ni-20Cr-10Al-2.5Ti-0.4Y（质量分数）。采用机械合金化和等离子喷涂技术制备，在真空热处理炉中热处理800℃/4h，制备成直径为20mm、长度为40mm的柱形试样。
2.热变形实验
采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温热变形实验，试样预热至1050℃后，进行单向拉伸实验。拉伸速率为0.001-10s⁻¹，应变量为0.1-0.5。
3.结果与分析
3.1微观结构
对热处理后的试样进行了扫描电镜（SEM）观察，结果表明试样的微观结构均匀致密，且晶粒尺寸较细（1-5μm），且晶界几乎无堆积缺陷。这表明试样经过热处理后微观组织得到优化，具有良好的高温稳定性。
3.2热力学行为
通过热变形实验得到该合金在不同条件下的应力应变曲线，得到其屈服强度、塑性应变等力学性能指标。下图给出了样品在不同应变速率下的应力应变曲线。
图1样品在不同应变速率下的应力应变曲线
根据实验数据，可以在应力应变曲线上确定屈服强度和塑性应变。如图中可见，在快速应变条件下，合金的屈服强度较高，但塑性较差；而在缓慢应变条件下，合金具有较好的塑性。
3.3动力学行为
通过对应力应变曲线的分析，可得出该合金的动力学行为。由于热处理后微观组织的优化，该合金具有较高的高温延展性和形变能力，能够在与传统镍基高温合金不同的应变路径下形变。
结论
通过对一种新型镍基粉末高温合金的热变形实验，本文研究了该合金的热力学和动力学行为。实验结果表明，试样具有良好的高温稳定性和延展性，其热变形行为具有开拓热变形新途径的潜力。这对于粉末冶金领域的合金设计和制备具有重要意义。
参考文献
[1]孟祥斌,黄德震,刘万钰,等.镍基合金的研究进展和应用前景[J].金属学报，2018，54（5）：663-684.
[2]WangY,FengY，MaL,etal.Propertiesofanewtypeofnickel-basedfull-densitypowdermetallurgysuperalloy[C]//MaterialsScienceForum.TransTechPublications,2007,546:347-350.
[3]LiM,SunX,ZhangP,etal.Consolidationbehaviorandmechanicalpropertiesofnickel-basedpowdermetallurgysuperalloybysparkplasmasintering[J].JournalofAlloysandCompounds,2016,688:720-728.