ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ－２７６合金是一种改进的Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ系耐蚀合金，具有固溶强化的面心立方结构。合金中较高的钼含量使之具有良好的抗点蚀能力，较低的碳含量减少了焊接时碳化物的析出。Ｃ２７６合金因具有优异的耐腐蚀性、良好的高温强度、耐辐照性能及一定的抗氧化能力，近４０年来，在化工、石油、烟气脱硫、纸浆和造纸、核工业等领域得到了广泛应用。
目前，熔盐堆由于其固有优势（更适合利用钍资源、良好的安全性、高增殖比等）受到了国际核能界的青睐，被认为是利用钍铀燃料循环实现２３３Ｕ增殖的理想堆型，并被列入６种候选第四代先进核能反应堆堆型之一，也是这６种堆型中唯一的液态燃料反应堆［１－２］。２０１１年，在已经启动的中国科学院战略性先导科技专项《未来先进核裂变能》中，明确了近期发展钍基熔盐堆（ＴＭＳＲ）的规划［３］。根据ＴＭＳＲ工程及研究进度，２０１２年计划建设ＦＬｉ－ＮａＫ高温熔盐模拟实验回路，拟运行温度５５０℃～７００℃［４］。通过对多种高温合金的综合性能比较，已将Ｃ－２７６合金选定为回路材料，因此，需要对其高温力学性能、耐腐蚀性能等进行进一步的分析、评估。
据调研，有关Ｃ－２７６合金的研究主要集中在其高温组织、抗氧化性和抗各种腐蚀介质的机理以及与其他金属的焊接性方面［５－９］，而有关该材料的高温拉伸时的流变行为研究较少，且多采用热模拟试验方法。在合金生产商汉斯公司手册中，目前Ｃ－２７６合金最高拉伸温度仅为５３８℃，尚缺乏更高温度的拉伸数据。近年，有限元软件在材料加工过程中得到了越来越广泛的应用，为了充分发挥这种技术的优势，
２结果与讨论必须精确知晓所加工材料的流变应力，这对于提高模拟精度以及设备选择、加工工艺规程的制定，均具有重要意义。流变应力的大小是衡量材料塑性加工能力的重要指标，受变形温度、应变速率和合金
化学成分等因素的影响。Ｃ２７６由于在加工过程中变形抗力大，多采用热成型方法。本文研究了Ｃ２７６合金６５０℃～７５０℃的高温拉伸力学性能，并对
Ｃ２７６合金板材进行了高温拉伸试验，获得了不同温度和应变速率下的应力－应变关系曲线，建立了Ｃ２７６合金的流变应力的本构方程，为其热加工工艺的制定提供了理论和实验依据。
１试验方法
试验所用的材料取自商用ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ２７６合金６ｍｍ厚的固溶态板材，化学成分（ｗｔ％）为，Ｎｉ５７．４８％，Ｃｒ１５．４９％，Ｍｏ１５．４５％，Ｆｅ６．４１％，Ｗ３．５７％，Ｍｎ０．５５％，Ｖ０．２３６％，Ｃｏ０．００９９％，Ｓｉ０．０６９％，Ｃ０．００９４％，Ｐ０．００２％，Ｓ０．００１８％，原始组织如图１所示。可以看出，Ｃ２７６合金是由基体γ相和少量碳化物（见图１中黑点）组成的高温合金，合金的平均晶粒尺寸约３０μｍ。
高温拉伸试验在ＳｈｉｍａｄｚｕＡＧ－Ｘ／２５０电子材料试验机上进行，试验按照ＧＢ４３３８－２００６《金属材料高温拉伸试验方法》进行。由于材料的工作温度在７００℃左右，因此，选定试验温度分别为６５０℃、７００℃、７５０℃，拉伸速度分别为０．３５ｍｍ／ｍｉｎ、３．５ｍｍ／ｍｉｎ、３５ｍｍ／ｍｉｎ。试样首先以５℃／ｍｉｎ的速率直接升温至变形温度，保温１０ｍｉｎ后开始拉伸变形，直至试样拉断为止。
２．１真应力－真应变曲线
Ｃ２７６合金在不同温度及应变速率条件下的真应力－真应变曲线如图２所示。在变形初期，流变应力随应变的增加而快速增大，当应变继续增大时，真应力出现稳态流变特征，直至合金断裂。在相同变形温度条件下，流变应力随应变速率的增加而增大，如在温度为６５０℃、拉伸速率为０．３５ｍｍ／ｍｉｎ时，峰值应力为７８５ＭＰａ；当拉伸速率增大到３５ｍｍ／ｍｉｎ时，峰值应力高达１１７７ＭＰａ。出现这种现象的原因，是当应变速率较大时，材料没有足够的时间发生充分的软化过程所致。同时，位错密度随应变速率的增大而提高，合金的硬化程度增加。在相同应变速率条件下，流变应力随温度的升高而减小。在拉伸速率３．５ｍｍ／ｍｉｎ、温度６５０℃时，峰值应力为１１０４ＭＰａ；而当温度升高为７５０℃时，峰值应力降至５７０ＭＰａ。这是因为，随变形温度的升高，动态回复和动态再结晶驱动力增加，合金出现软化的时间提前，导致合金的抗变形能力降低。这说明，变形温度和应变速率是影响合金流变应力的两个重要因素。
此外，由图２中还可以看出，在温度为７００℃、应变速率为０．３５ｍｍ／ｍｉｎ和３．５ｍｍ／ｍｉｎ时，曲线呈现出明显的稳态流变应力特征，即在一定温度和应变速率下，应变达到某一个值后，真应力－真应变曲线接近于一条水平线。这是由于随着变形量的增加，位错产生交滑移，合金软化程度提高，位错克服障碍阻力的能力提高，使得合金软化与应变硬化达到一个动态的平衡，合金发生动态回复。当变形温度７５０℃时，随着应变量的增加，３条曲线均出现明显的峰值应力。这是由于随着应变量的增加，合金内的奥氏体发生动态再结晶，位错逐渐消失，动态软化大于加工硬化，曲线出现下降趋势，合金变形机制以动态再结晶为主。
试验测得不同条件的峰值应力如表１所示。
２．２Ｃ２７６合金本构方程
材料的流变应力σ、应变速率ε和温度Ｔ之间存在着特定的关系，提出了一种双曲正弦形式的修正Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ关系式：ε＝Ａｓｉｎｈ（ασ）ｎｅｘｐ［－Ｑ／ＲＴ］（１）
式中Ａ———结构因子
Ｒ———气体常数
Ｔ———绝对温度／Ｋ
Ｑ———变形激活能／ｋＪ／ｍｏｌ
反映了材料高温变形的难易程度，也是材料在热变形过程中重要的力学性能参数。
研究表明，低应力水平状态（ασ＜０．８）时，稳态流变应力σ和应变速率ε为接近指数关系：
ε＝Ａ１σｎ１
高应力水平下，稳态流变应力σ和应变速率ε
为接近幂指数关系：
ε＝Ａ２ｅｘｐ（βσ）（３）
式中Ａ１，Ａ２———结构因子
σ———峰值应力
α———应力水平参数
ｎ１———应力指数
β———应变参数
式（２）、式（３）中的α，ｎ１和β均满足α＝β／ｎ１。对式（２）、式（３）两边分别求对数：
ｌｎε＝ｌｎＡ１＋ｎ１ｌｎσ（４）
ｌｎε＝ｌｎＡ２＋βσ（５）
通过式（４）、式（５）可绘制出相应的ｌｎε－ｌｎσ和
ｌｎε－σ关系图，用一元线性回归绘制关系曲线，ｎ１、β是关系曲线的斜率（见图３ａ、图３ｂ）。
图３中各温度下试验数据的线性关系吻合，取图３ａ中６５０℃、７００℃和７５０℃直线斜率的平均值，得到ｎ１＝７．９４７６；由图３ｂ求３条直线斜率的平均值，β＝０．０１０９，则α＝β／ｎ１＝０．０１０９／７．９４７＝０．００１３７。
对式（１）两边求对数：
ｌｎε＝ｌｎＡ＋ｎｌｎ［ｓｉｎｈ（ασ）］－Ｑ／ＲＴ（６）假定变形激活能Ｑ与温度Ｔ无关，对式（６）微分得：
别代表ｌｎε－ｌｎ［ｓｉｎｈ（ασ）］和ｌｎ［ｓｉｎｈ（ασ）］－１／Ｔ关系
曲线的斜率。用一元线性回归出的曲线如图４所示。将各条直线的斜率代入式（７），可得到不同变形温度下的变形激活能，求平均值得，Ｑ＝３２７．６６ｋＪ／ｍｏｌ。
利用式（９），求得不同变形温度和应变速率的Ｚ值，与对应的峰值应力代入式（１０），用一元线性回归绘制ｌｎＺ－ｌｎ［ｓｉｎｈ（ασ）］关系曲线，如图５所示。其中ｌｎＡ＝３３．０７０７，ｎ＝５．４８７，求得Ａ＝２．３×１０１４。由图５可知，ｌｎＺ和ｌｎ［ｓｉｎｈ（ασ）］满足线性关系，其相关系数为０．９６，证明该模型可以描述Ｃ２７６合金变形时的流变应力行为。
将求得的α，Ｑ，Ａ，ｎ等参数代入式（１），即得到Ｃ２７６合金热变形的本构方程：ε＝２．３×１０１４［ｓｉｎｈ（０．００１３７σ）］５．４８７·
ｅｘｐ（－３２７．６６×１０３／ＲＴ）根据双曲线正弦函数的定义以及式（９），可以表达成Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数Ｚ的函数：
３结论
１）变形温度和应变速率对Ｃ２７６合金的流变应力有显著影响。流变应力随变形温度的升高而降低，
随应变速率的提高而增大。
２）变形温度７００℃、拉伸速度０．３５ｍｍ／ｍｉｎ和３．５ｍｍ／ｍｉｎ时，曲线呈现出明显的稳态流变应力特征，合金发生动态回复；变形温度７５０℃时，随着应变量的增加，合金内发生动态再结晶。
３）采用Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数描述Ｃ２７６合金高温变形时的流变应力行为，求得Ｃ２７６合金本构方程：
４）Ｃ２７６合金的变形激活能为３２７．６６ｋＪ／ｍｏｌ。
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