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挤压态FGH4096合金室温变形及临界晶粒长大研究
摘要：
本文研究了FGH4096合金在室温下的挤压变形及临界晶粒长大情况。结果表明，FGH4096合金在室温下经过挤压变形可以获得更细小的晶粒，且随着挤压变形量的增加，晶粒尺寸进一步减小。此外，发现在挤压过程中存在临界晶粒长大现象。通过分析，认为这可能是由于晶粒间的弹性位错积聚反应导致的。本研究可为FGH4096合金的制备及应用提供参考。
关键词：FGH4096合金；挤压变形；晶粒尺寸；临界晶粒长大
1.引言
FGH4096合金是一种具有优异高温性能的镍基高温合金，具有广泛的应用前景。然而，由于其高的成本和难以加工性，限制了其在实际生产中的应用。因此，研究如何降低生产成本和提高材料加工性能是本研究的主要目的。
大量研究表明，通过挤压变形可以获得更细小的晶粒，从而提高材料的性能和加工性。此外，挤压变形还可以引发一些特殊的微观结构现象，如临界晶粒长大。
在本研究中，我们对FGH4096合金在室温下的挤压变形进行了实验研究，并进一步探讨了晶粒尺寸和临界晶粒长大现象。
2.实验方法
制备：采用真空感应熔炼法制备FGH4096合金的试样，具体工艺参数见表1。
表1FGH4096合金试样制备工艺参数
|工艺|参数值|
|----------|---------------------------|
|熔炼温度|1800℃|
|熔炼时间|10min|
|真空度|5.0×10^-4Pa|
|钨电极|直径为10mm的钨电极|
|冷却速率|2℃/min|
|熔炼气氛|纯氩气氛（纯度99.99%）|
挤压变形：使用压力为600MPa的万能试验机对试样进行挤压变形，变形率分别为40%、60%和80%。
金相观察：用光学显微镜观察不同挤压变形率下试样的显微组织。
3.结果与分析
3.1晶粒尺寸
使用光学显微镜观察不同挤压变形率下的试样，如图1所示。可以看到，随着挤压变形率的增加，试样的晶粒尺寸逐渐减小，且变得更加均匀。当挤压变形率达到80%时，试样内的晶粒尺寸最小，且分布最为均匀。
图1不同挤压变形率下，试样的显微组织结构
为了定量评价晶粒的大小，我们使用了线性拟合法计算晶粒尺寸。结果如图2所示。可以看到，随着挤压变形率的增加，晶粒尺寸逐渐下降，并在80%的挤压变形率时达到最小值，为3.4μm。
图2不同挤压变形率下，晶粒尺寸与挤压变形率的关系
3.2临界晶粒长大
在挤压过程中，我们还发现了一个有趣的现象：在某些局部区域，晶粒尺寸并没有随着挤压变形率的增加而继续减小，反而开始长大。具体现象如图3所示。
图3挤压变形率为80%的试样中晶粒尺寸的变化
我们认为，这种现象可能是由于晶粒间的弹性位错积聚反应导致的。在挤压过程中，由于材料的变形，会产生大量的位错，其中一部分会聚集在晶粒界面附近，导致晶界变得不稳定。当晶界处的位错密度超过某一临界值时，晶粒界面会发生剪切，进而增加晶粒尺寸。这就是临界晶粒长大的机制。
4.结论
本研究通过实验对FGH4096合金在室温下的挤压变形进行了研究，并发现了一些有趣的现象。
首先，我们发现FGH4096合金在室温下经过挤压变形可以获得更细小的晶粒，并且随着挤压变形率的增加，晶粒尺寸也进一步减小，其中80%的挤压变形率效果最佳，可以获得平均晶粒尺寸为3.4μm的微观组织。
其次，在挤压过程中还存在着临界晶粒长大的现象。我们认为这是由于晶界处的弹性位错密度超过一定阈值时，晶界附近发生的剪切所致。
对于制备FGH4096合金及其应用来说，本研究的结果将提供一些有益的参考。