XH43高温合金热变形过程中的流变行为与微观结构恢复机制研究

《Materials Today Communications》：Flow behaviour and underlying microstructure restoration mechanism of wrought XH43 (Fe-43Ni-15Cr-Nb-Mo) superalloy during hot deformation

本文系统研究了锻造态XH43镍铁基高温合金在900-1100℃和0.001-10 s-1应变速率范围内的热压缩行为。通过动态材料模型(DMM)构建了本构方程（激活能430 kJ/mol），发现合金主要通过不连续动态再结晶(DDRX)实现微观结构恢复，其高应变速率敏感性(m≈0.25)表明具有优异的抗流动局部化能力。该研究为航空航天用高温合金的热加工工艺优化提供了重要理论依据。

　　

Highlight

材料与实验方法

本研究采用印度空间研究组织提供的XH43高温合金热轧棒材。通过热等温单轴压缩实验（Gleeble 3800热模拟机），在900-1100℃温度和0.001-10 s^-1应变速率范围内进行测试。利用电子背散射衍射(EBSD)等技术系统分析了变形过程中的微观结构演化。

初始微观结构

未变形态XH43合金呈现等轴晶组织（晶粒尺寸32±11 μm），存在退火孪晶和Nb-rich金属碳化物。反极图(IPF)显示随机晶粒取向，为研究热变形过程中的再结晶行为提供了理想初始状态。

结论

锻造态XH43合金的热变形行为符合双曲正弦Arrhenius模型，本构方程为：

ε?=2×10¹⁶[sinh(5.4×10^-3σ)]⁴exp(-430×10³/RT)

动态再结晶(DRX)分数随温度升高而增加，但在中等应变速率0.1 s^-1时出现最低值。研究表明该合金主要通过不连续动态再结晶(DDRX)机制实现微观结构恢复，这种机制如同细胞分裂般在晶界处形成"项链状"新晶粒，为优化热加工工艺提供了重要指导。