脉冲电流下难变形高温合金双相区塑性变形与再结晶机制研究

通过实验测试与理论计算和分析相结合的方式，系统研究脉冲电流作用下高Al+Ti镍基难变形高温合金γ+γ'双相区塑性变形抗力、再结晶起始温度、形变储能及再结晶激活能的变化规律；以实验结果为依据，明确脉冲电流下合金塑性变形过程中位错与γ'相之间的交互作用及动态再结晶形核机制，阐明电效应影响合金再结晶热力学及动力学的作用机理，构建脉冲电流下合金塑性变形过程中电流密度、温度、应变速率及流变应力的本构方程，获得优化的电塑性变形参数范围。研究结果不仅可以填补脉冲电流下两相合金再结晶机制研究的空白，为"高Al+Ti镍基难变形高温合金加工变形困难"问题的解决提供一种新的思路与途径，还可丰富电磁场材料科学理论，对于深入理解多晶材料电塑性效应的作用机制及研究电流下金属材料各种冶金现象的本质具有重要意义。

随着对高温合金性能要求日益提高，其合金化程度也随之提高，带来了元素偏析严重、工艺过程复杂、材料变形困难等问题。而传统的粉末冶金法、热包套变形技术虽在一定程度上克服了加工变形困难和易产生裂纹的缺点，仍未能解决合金本身热加工变形困难的问题。本项目将脉冲电流引入到难变形高温合金的高温变形过程，系统研究脉冲电流作用下合金双相区塑性变形抗力、再结晶行为的变化规律；明确脉冲电流下合金塑性变形过程中位错与强化相之间的交互作用及动态再结晶形核机制；阐明电效应影响合金再结晶热力学及动力学的作用机理，构建脉冲电流下合金塑性变形过程中电流密度、温度、应变速率及流变应力的本构方程，获得优化的电塑性变形参数范围。研究结果不仅可以填补脉冲电流下两相合金再结晶机制研究的空白，为“高Al+Ti镍基难变形高温合金加工变形困难”问题的解决提供一种新的思路与途径，还可丰富电磁场材料科学理论，对于深入理解多晶材料电塑性效应的作用机制及研究电流下金属材料各种冶金现象的本质具有重要意义。. 研究发现，难变形高温合金的高温拉伸变形过程中，脉冲电流的引入能够加快运动位错的速度，促进位错更快进入亚晶界，又可以使合金内部原子运动的能量升高，使原子扩散激活能大幅度降低，提高原子扩散速率，从而加速再结晶形核，降低了合金的再结晶起始温度和表观再结晶激活能，使合金在常规温度场下不能发生再结晶的温度即可发生再结晶。因此，脉冲电流下难变形高温合金的高温拉伸变形过程中，动态再结晶是合金变形抗力显著降低、塑性变形能力大幅度提高的重要原因。换言之，在高温合金的高温塑性变形过程中引入脉冲电流，可以降低塑性变形抗力、降低热加工温度区间的下限（扩大热加工温度区间）。. 脉冲电流下难变形高温合金的再结晶机制及再结晶过程均与强化相的析出密切相关，当强化相在晶界处分布间距较大（或相尺寸较小）时，再结晶趋向于原晶界弓出长大推进；当强化相分布致密（或尺寸较大）时，再结晶趋向于重新形核推进，脉冲电流通过改变强化相的析出及再结晶形核、长大行为，影响合金的再结晶过程。.