MonelK-合金是一种以
γ
相强化的镍基耐蚀合金，具有高强、耐蚀等良好性能，已经在石化、海洋等工业中得到了广泛的应用。由于添加了一定的Al、Ti元素，合金中存在的相除面心立方的
γ
基体相及析出强化
γ
相外，还包括一次MC相、二次MC相等。因此，MonelK-合金的热变形性能与Monel合金存在一定的差异。研究了MonelK-合金在高温变形过程中变形量及变形温度对合金组织变化规律的影响。但对于该合金在高温下的流变行为，相关的研究较少。
金属材料的高温流变行为比较复杂，受到加工硬化、动态回复软化和动态再结晶软化等多种物理机制的共同作用，宏观上表现为流变应力随应变、应变速率和变形温度等工艺参数的变化而变化。国内外学者建立的材料流变应力模型较多，常见的宏观唯象学模型包括Johnson—Cook(JC)模型、Fields—Backofen(FB)模型L8]、Arrhenius模型、应变一应变速率补偿模型m3、L参数模型等。其中Ar—renhius模型经常被用于描述镍基合金热变形峰值应力与应变速率、变形温度的关系。
本文主要研究MonelK-的高温流变特性并根据Arrhenius模型得到合金热变形的本构方程，以期对制定和优化MonelK-合金的锻造等热加工工艺提供指导。
1、实验方法
实验所用材料选自真空感应熔炼MonelK-合金，其成分如表1所示。将25kg铸锭锻造成
φ
12mm-的圆棒，从中切取试样并机加工成
φ
8mm×15mm试样。热压缩实验在Gleeble热模拟实验机上进行。分别进行不同最大压缩变形量、变形温度和应变速率的热压缩实验。
热模拟实验升温速率为20℃/s，加热到实验温度后保温2rain开始变形。为研究变形温度和应变速率对合金高温流变行为的影响，设置实验参数：变形温度为、、、、和℃，应变速率为0.01、0.1、1和10S-1，变形量为70%；为研究变形量对合金高温流变行为的影响，设置实验参数：变形温度为和℃，变形量为30、60和70％，应变速率为10S-1。所有试样变形后均立即快速水冷。
2、结果与分析
2.1最大压缩变形量对流变应力曲线的影响
最大压缩变形量对MonelK-合金流应力曲线的影响如图1所示，由图可知，在同一温度下，不同变形量合金的真应力一真应变曲线在相同真应变处基本重合，各曲线上的峰值应力、峰值应变相差不大。这表明，在其他条件相同时，最大压缩变形量对流变应力曲线的影响较小。此外，在各温度下，临近压缩终止阶段，流变应力曲线均出现了一个加速软化阶段，此时不同最大压缩变形量的流变应力曲线偏离明显增大，如图1中箭头所示。这是由于热压缩设备在控制最大压缩量时提前卸载所致，此阶段流变应力曲线不能反映材料的真实情况，所以在分析流变应力曲线时应截去受影响的最后阶段。
2.2温度及应变速率对流变应力曲线的影响
温度和应变速率对MonelK-合金流变应力曲线的影响如图2所示。MonelK-合金为低层错能的面心立方奥氏体合金，从图2中可以看出，合金在高温热变形过程中的流变应力曲线为典型的连续动态再结晶型。
合金的流变应力曲线具有如下规律：当热变形温度和应变速率一定时，真应力首先随着真应变的增加而迅速上升，出现峰值后逐渐下降，当达到一定的真应变后流变应力趋于稳定；在同一应变速率下，对应于同一真应变值，变形温度越高，合金的流变应力越小，且峰值应力与对应的稳态流变应力d之间的差值△随着变形温度的升高与减小，如图3(a)所示；当变形温度一定时，流变应力随变形速率的增大而增大；峰值应力与对应的稳态流变应力之间的差值随着应变速率的增加而增加，如图3(b)所示。
说明在低温高应变速率下，达到峰值应力后，动态再结晶产生的软化效果较为显著，且随后没有再发生硬化过程。而在高温或低应变速率下，变形初期达到峰值应力后，再结晶的软化效果并不明显，随后会产生一定的硬化。
2.3温度及应变速率对峰值应变的影响
温度和应变速率对峰值应变e的影响如图4所示，从图可以看到，在同一温度下，随着应变速率的增加，合金的峰值应变呈现先增加，后呈减小的趋势，并且当应变速率为0.1S时取得最大值。而当应变速率一定时，不同应变速率下，温度对峰值应变的影响规律并不统一。当应变速率为0.1S时，峰值应变随着变形温度的升高呈现明显的上升趋势，在其他应变速率下，峰值应变随变形温度的变化规律不明显。
2.4温度及应变速率对峰值应力的影响以及合金的本构方程
峰值应力作为材料在热加工过程中的重要指标，一定程度上决定了热加工过程中力能参数的设置以及材料显微组织的演变。当变形量为70时，温度及应变速率对合金峰值应力的影响如图5所示，其他条件相同时，随着变形温度的升高和应变速率的降低，合金的峰值流变应力逐渐降低。这表明在热变形过程中，升高温度和降低应变速率具有相似的效果。综合考虑变形温度和应变速率的影响，可以引入参数z来描述热加工，Z的表达式为：
式中：Q为变形激活能，J／mol；R为气体常数；T为变形温度，K。
在高温塑性变形条件下，常规热变形的峰值应力、应变速率和温度之间的关系可以用Sellars和Tegart提出的包含变形激活能和温度的双曲正弦形式表示：
大量研究结果表明，式(5)能较好地描述热变形流变应力变化规律，将式(5)代入式(2)可得：
由该本构方程所决定的Z值与实验测得的
的关系如图10所示。拟合直线的线性相关系数为0.，这说明采用此方程能够很好地描述MoneIK-合金热变形过程中峰值应力与变形温度及应变速率的关系。
3、结论
(1)在其他变形条件相同时，最大压缩变形量对MonelK-合金的高温流变应力曲线影响较小。
(2)在相同变形温度下，当应变速率为0.1s时，MonelK-合金热变形峰值应变取得最大值。
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