挤压态FGH4096合金变形行为及临界晶粒长大研究

发布时间：2020-05-15 17:00

【摘要】：本论文以挤压态FGH4096合金为研究对象,通过热模拟压缩试验分析了其在高温变形过程中的流变行为与微观组织演变规律。建立了挤压态FGH4096合金的本构方程和热加工图,分析了其在不同热变形条件下的可加工性和相应的微观演变机制,获得了最佳热加工工艺参数范围。随后利用DEFORM软件对双圆锥台试样进行压缩数值模拟,并对挤压态FGH4096合金热变形后经过固溶热处理的微观组织进行分析,观察了临界晶粒长大现象。通过高温压缩试验获得挤压态FGH4096合金的真应力-真应变曲线,探讨了热挤压制备的FGH4096粉末高温合金热压缩变形时流变应力的变化规律,并确立热变形激活能等材料参数与应变量之间的动态关系,构建了含Zener-Hollomon参数Z值的双曲正弦函数形式的流变应力本构方程,流变应力预测值与实际流变应力曲线吻合度较高,其相对平均误差为8.7%,相关系数为0.97,能够较准确预测出挤压态FGH4096合金在不同应变速率、变形温度及应变量下的实际应力值。基于动态材料模型构建挤压态FGH4096合金的能量耗散图和流变失稳图,并综合两者进行叠加构成热加工图进行分析,在真应变为0.6时存在一个能量耗散效率峰值区域,其失稳参数ξ(ε)值均大于零为安全区域,结合相应微观组织分析,确定了挤压态FGH4096合金热压缩变形时最佳热加工工艺参数范围:变形温度1049～1080℃,应变速率0.005～0.013s-1,该范围内能量耗散效率达到64%,微观组织发生完全动态再结晶,合金的晶粒尺寸细小且均匀。利用DEFORM有限元软件对双圆锥台试样进行数值模拟,分析高温压缩过程中等效应变和等效应力等场量分布特征与实际中压缩设备载荷情况,对双圆锥台试样几何尺寸进行设计并优化,确定了其关键尺寸。挤压态FGH4096合金在变形温度980℃条件下热变形后经过固溶热处理,发现在等效应变0.004～0.043范围内平均晶粒尺寸随着应变速率升高呈递减趋势,在应变速率为0.003s-1时出现临界晶粒长大;在应变速率0.03s-1条件下热变形后经过固溶热处理,等效应变0.004～0.043范围内平均晶粒尺寸随着变形温度升高呈递增趋势,在变形温度为1060℃时出现临界晶粒长大。
【图文】：

在金属材料领域，，ＤＥＦＯＲＭ［３８－３９］（Ｄｅｓｉｇｎ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｆｏｒｍｉｎｇ）是一逡逑款应用广泛的有限元软件，它主要分为三大处理模块：前处理模块、运行处理模逡逑块和后处理模块，如图１．３所示，用于分析金属的各种成形工艺和热处理工艺，逡逑通过在计算机上模拟整个加工过程，并与实验相结合，可以辅助设计工艺流程、逡逑减少试验成本和缩短产品开发流程。此外，ＤＥＦＯＲＭ的附带材料库几乎包含了常逡逑用材料的热交换数据、热能数据、弹性变形数据、塑性变形数据和破坏数据等物逡逑热参数［４Ｑ］，以保证仿真的可靠性和准确性，方便用户在计算过程中使用。利用逡逑６逡逑

到毫米级的粗大晶粒与正常晶粒的混合组织，称为粉末高温合金临界晶粒长大现逡逑象（Ｃｒｉｔｉｃａｌ邋Ｇｒａｉｎ邋Ｇｒｏｗｔｈ，ＣＧＧ）。Ｒｅｎｄ邋８８ＤＴ合金锻件在丫＇固溶温度以上进行逡逑热处理时，处于室温变形临界变形量区域，出现晶粒异常长大现象如图１．４［４８］，逡逑这种异常长大的晶粒组织会降低涡轮盘件的耐久性和可靠性，导致盘件易疲劳破逡逑坏。国内外对合金晶粒异常长大的形成机制进行了大量研宄Ｈｉｌｌｅｒｔ等■研究逡逑了晶界的碳化物和，相等第二相粒子对晶界的钉扎作用，即当第二相粒子分布不逡逑均匀，溶解后导致晶粒异常长大。吕炎等探宄了在不同应变速率和应变条件下逡逑产生的位错结构与正常及异常晶粒长大的关系。Ｌｅｅ等［５２］研究了关于晶界形态及逡逑织构对晶粒异常长大的影响。杨杰等Ｉ５３］开展了热等静压态ＦＧＨ９６合金晶粒异常逡逑长大与变形工艺参数关系的研究，表明当变形速率与变形温度相匹配时，在小应逡逑变区域也可以避免出现异常晶粒组织。宋晓俊等研宄了挤压态镍基粉末高温合逡逑金在变形温度为１０７０°Ｃ时，晶粒异常长大区域随着应变速率增大向小应变区偏逡逑移。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V252

【参考文献】

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本文编号：2665356