GH合金是以Mo、Nb为主要强化元素的固溶强化镍基变形合金，在K以下有良好的持久性能、疲劳性能、抗氧化和抗腐蚀性能。GH合金的使用温度范围为低温到K，在此温度区间内合金能保持较高的强度合金的强度是由钼和铌在镍铬矩阵中的硬化效应产生的，因此该合金不需要沉淀硬化处理，可采用冷加工提高合金的强度此外，元素之间的联合也是该合金在众多强腐蚀环境抗耐蚀和在高温环境抗氧化和抗渗碳的原因基于它的高强度，优异的可加工性(包括焊接)以及出色的抗蚀性能，GH合金在航空领域、核领域、化工领域和海水环境中得到了广泛的应用如反应器、蒸馏塔和换热器等。在核领域，GH合金被用于核水反应器的反应核和控制棒部件等。还被用于船舶的潜艇辅助推动电机以及飞机的推力转换系统液压系统管道和环境控制系统中的热交换器管由于这些部件大都是先通过热加工来完成，因此，研究该合金的热变形行为尤为重要本实验采用等温恒应变速率压缩的方法，系统研究了热力参数对GH合金流变应力的影响，并建立了GH合金的本构关系。
1实验材料与方法
GH合金的化学成分(质量分数,%)为:≤0.10C,20.00～23.00Cr，≤1.00Co,8.00～10.00Mo,≤0.40A1,二0.40Ti,≤5.00Fe,3.15～4.15Nb余量为Ni。在中频感应电炉中进行真空熔炼,铸造成锭坯。合金进行K×24h固溶处理（(空冷)。然后采用线切割法加工出Φ10mmx15mm的样品,两端留有Φ9.6mmx0.2mm的凹槽,用来盛放石墨润滑剂,以减小接触面的摩擦,避免不均匀变形。
热模拟实验在Gleeble-热/力模拟试验机上进行。变形速率为0.,0.01,0.1和1s-1,变形温度为～K,真应变为0.7。Gleeble-热模拟机采用电阻加热,升温速率为10K/s,升温至变形温度后保温3min以使温度均匀化，热变形完成后立即水淬以保留高温变形组织。然后将试样沿压缩方向切开,分析变形组织。
2实验结果及讨论
2.1镍基高温合金GH的真应力-真应变曲线
真应力-真应变曲线的共性是:变形初期,随应变的增加,应力迅速增加,形变强化作用显著,这是由于变形量增大时位错发生交滑移,而交滑移引起的软化不足以补偿位错密度增加所产生的硬化。当应力达到一定值时,变形抗力达到最大,即达到峰值应力σp,所对应的应变为峰值应变εp。然后随动态再结晶的进行,软化速率大于硬化速率,应力逐渐下降;当发生完全动态再结晶后,其晶粒组织和流变应力不随形变量的变化,即进入稳态变形阶段,也就是位错增殖所引起的加工硬化和位错交滑移、攀移以及位错的脱钉等引起的软化达到动态平衡。
2.1.1变形速率对真应力-真应变曲线的影响
应变速率对流变应力的影响,主要取决于在塑性变形过程中，金属内部所发生的硬化与软化矛盾统一的结果，增加应变速率使金属的临界剪应力升高。这一方面是由于要驱使数目更多的位错同时运动的缘故;另一方面是由于要求位错运动的速度增大,而位错运动的速度又和剪应力有密切的关系，这种关系可近似地用指数函数表示:V=V0exp(-A/TT),其中V。为标准状态位错运动速度;V为位错运动速度;A为材料常数;T为剪应力;T为温度。当T为某一常数时位错运动速度越大,作用的剪应力就应该越大，临界剪应力的升高,就意味着变形抗力的增加。
图1为GH合金在同一变形温度时,不同应变速率下的真应力-真应变曲线。当变形温度和变形量相同时,随s的升高,合金的σp和σs及对应的εp和εs均升高。这是由于变形速率较低时,回复和再结晶的软化作用强于加工硬化的作用，此时动态再结晶形核的时间较长,形核较充分,所需较小的应变量就可以发生动态再结晶。当发生完全动态再结晶后,流动应力基本上不随形变量变化,即进入稳态阶段。同时,值得注意的是如图1(d)所示,当变形温度为K时,应变速率为0.s-1的峰值应力和相对应的流动应力均比应变速率为0.01s-1的大。从能量的观点来看,实际塑性变形过程中所吸收的能量将有一部分转化为塑性变形热能，塑性变形热能依变形的条件不同可能散失到周围的介质中去,也可能保留在变形体中而使温度升高。这种由于塑性变形过程中所产生的热量使变形体温度升高的效应称为温度效应变形。速度越高变形的时间就越短,热量散失的机会就越少,因而温度效应就越大,金属的温度就升高,从而降低变形抗力。
2.1.2变形温度对真应力-真应变曲线的影响
图2为GH合金在同一变形速率时,不同变形温度下的真应力-真应变曲线。可以看出,当变形速率和变形量相同时，随变形温度的升高,σp和σs以及εs均降低，但εp基本保持不变。说明GH合金的峰值应变主要取决于变形温度，而应变速率对峰值应变的影响不是很大。这是因为在不同温度下变形,试样的原始晶粒度也不同,温度和组织因素共同影响合金的再结晶行为。动态再结晶速率随晶粒增大而降低,因此,温度升高对动态再结晶的促进作用被晶粒长大的阻碍作用所抵消。
温度对GH合金的流动应力的影响主要表现在以下几个方面:首先,温度的升高使合金的动态回复和动态再结晶软化作用加强。温度的升高使热激活过程增强,进而使变形生成高的空位浓度,而且这时位错也具有足够的活动能力，可以克服金属变形结构对它的钉扎作用而作某种运动。
这种运动表现为螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移。在镍基合金中，为了实现螺型位错的交滑移,必须形成一个束集位错线段,原子振动有助于这个过程的进行,而温度升高会加剧原子的振动,所以降低温度就会使这一过程很难进行。因此,变形温度越低形变强化趋势越大。如果提高变形速率,位错和强化相以及碳化物之间的交互作用会加剧，同样也会增大形变强化效果。
图3为GH合金在热压缩过程中,应变速率对流动应力的影响规律。可以看出,在同一变形温度下,GH合金的lnσp与lnε呈线性关系,随应变速率的增加,各个温度下变化率相差不大。
图4为GH合金流动应力与变形温度的关系，应变速率不变时,GH合金的lnσp与1/T呈线性关系。随温度的升高，热变形的流动应力逐渐降低。可以发现,GH合金的流动应力通过适当变换与lns和1/T基本上呈线性关系。对式(1)两边取对数整理得:
2.2热变形过程中的组织演变
2.2.1变形温度对GH合金组织的影响
动态再结晶是试样在低于静态再结晶温度下由变形能提供再结晶所需驱动力的物理过程。由此可见,热变形工艺参数(包括变形温度﹑变形速率、变形量)对材料的动态再结晶过程都有影响。图5为GH合金变形前的组织，图6为变形速率为0.01s-时,不同温度下的金相组织。可以看出,变形温度对GH合金的组织有显著的影响,与变形前的组织相比，晶粒都有不同程度的细化,而且随温度的升高晶粒变得细小而均匀,尤其是在温度为K时晶粒细化特别明显,见图6(d),出现了大量的等轴晶粒。在较低的温度下,再结晶晶核的形成和生长速度较慢,因而在变形后,晶粒沿变形方向被拉长,基本没有再结晶发生,如图7(b).(c)和(d)所示。温度升高造成的热激活可以立即引起回复现象的出现而不需要孕育期。随温度的升高,合金动态再结晶的形核率和长大速率都增加，进而使动态再结晶软化作用加强。这是由于动态再结晶的形核是热激活过程控制的,当温度升高时,新相的自由能与旧相的自由能差值将增大,从而使形核率增加。温度的升高也增大了晶核长大的驱动力,促进了再结晶晶粒的形成。此外，动态再结晶的发生也取决于压缩试样所储存的变形能是否能够提供位错开动所需的能量。显然,较高的温度使位错攀移和晶界迁移速度加快，有利于再结晶的形核和晶粒的长大。
2.2.2变形速率对GH组织的影响
图7为GH合金在变形温度为K,变形速率为0.,0.01,0.1和1s-1下的金相组织。可知，变形速率为0.s-1时,出现了大量的等轴晶粒,晶粒明显细化,动态再结晶进行得比较完全。变形速率为0.01s-1时,在晶界处出现了大量的晶粒,但是再结晶并不完全,原始的晶界仍然存在。而变形速率为0.1和1s-1的组织差别不大，只是沿着变形方向晶粒被拉长了,而在晶界处出现很少的晶粒,这是因为变形速率大,变形时间很短,动态再结晶过程只处于形核阶段,即再结晶尚未长成再结晶晶粒。另外也可能是合金中溶质原子和第二相析出物阻碍了动态再结晶的进行。而变形速率较低时,溶质原子和第二相析出物的阻碍作用较小，有利于动态再结晶的发生。可见在变形温度相同的条件下,变形速率越低越容易发生动态再结晶，而且动态再结晶进行得越完全。
3结论
(1)当变形温度T一定时,随应变速率ε的升高，合金的峰值应力σ和稳态流动应力σ及对应的应变εp和εs均升高;当变形速率ε一定时,随变形温度T的升高σp和σs,以及εs,均降低,但εp基本保持不变。
(2)在GH合金的热变形温度范围内,提高变形温度和降低应变速率有利于动态再结晶的完成。
