GH4169合金航空叶片楔横轧制坯心部缺陷及组织调控机理
发布时间：2021-08-18 01:21
高温合金叶片是航空、航天、舰船、能源等领域动力装备最重要的零部件之一,锻坯的微观组织及性能是保证叶片质量的关键。目前,高温合金叶片类零件少无余量精密塑性成形制坯工艺复杂。锻坯通常采用热挤压、热锻成形和机械加工等多道次加工,效率和精度低、组织性能与成形精度难以协同控制。随着航空工业的不断发展,对叶片类复杂曲面零件的尺寸精度、表面质量和性能要求不断提高。因此,发展一种代替热挤压工序,实现高效、高精度、成形控性一体化的制坯方法成为叶片类零件高效精密成形的关键。楔横轧是一种高效、近净成形技术,已在黑色金属轴类件制坯中得到广泛应用。对于镍基高温合金这种典型的航空难变形材料零件,楔横轧成形的研究很少,尤其在心部缺陷控制及微观组织演化规律的研究方面缺乏理论上的认识,制约了楔横轧技术在叶片类复杂锻件制坯中的工程应用。本文采用试验和数值模拟相结合的方法,研究GH4169合金楔横轧加工过程的心部缺陷形成机理及微观组织演变规律,为GH4169合金叶片类零件楔横轧制坯提供理论基础。首先采用等温压缩试验定量研究热变形工艺对GH4169合金微观组织及δ相演变规律的影响,探索GH4169合金在热变形过程中的微观组织...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?Ｓ相在髙温变形过程中的演变示意图—??．．ａｓｅ?ｄｕｒｉｎｈｉｈ?ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１２１??
?第１章绪论???高效、短流程、高材料利用率的精确制坯技术代替热挤压制坯成为当前的研宂热??点，是推动航空发动机叶片类复杂零件无余量高效精密成形的技术关键。??ｆｔ；?ｊ?ｆ?Ｉ；??加热?挤压?初锻?终锻?机加??图１．４传统叶片制造工艺??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｂｌａｄｅ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．３．１叶片挤压成形研究??挤压成形是采用挤压杆将放在密闭型腔内的坯料从模具的孔型中挤出而获??得所需零件结构的塑性加工方法，广泛应用于航空航天、交通运输等领域。而由??于叶片形状复杂，叶身部位厚度很薄只有ｌ－２ｍｍ，叶片材料主要为高温合金、??钛合金等难变形材料，合金变形抗力大，挤压成形方法很难一道次完成叶片成形。??目前，在叶片挤压制坯方面己有大量的报道［？＿７６］，齐广霞等通过有限元数值??模拟技术研宄了?ＧＨ４１６９合金叶片挤压制坯成形规律，优化了叶片挤压成形工艺??参数，获得了挤压成形过程中加载力与行程的关系方程；刘帅洋［７２］等优化了坯??料形状及挤压模具型腔等，解决了叶片挤压制坯过程中金属流动不均匀的问题，??实现了大榫头叶片挤压制坯；李小萌采用试验与数值模拟相结合的方法，研??究了挤压成形工艺对ＧＨ４１６９合金叶片成形质量的影响；刘敏＾等通过对有限元??软件ＤＥＦＲＯＭ进行二次开发，研宄了?ＧＨ４１６９合金挤压成形过程中的微观组织??演变规律；李伟伟［７５１等针对ＧＨ４１６９合金强度高、难变形、塑性成形温度范围窄??等特点，采用有限元方法分析了挤压参数对模具磨损的影响规律。??目前，挤压成形用于ＧＨ４１６９合金叶片的制坯工艺过程主要是细长毛坯
热模锻成形过程如１．５所示。??（＇??．?ＨＴ?ＳＳ?ＳＳ＋ＤＡ??！?坯料?．预成形?热锻?喷丸；??■?ｊ?｜??丨?ＨＴ：?１０２ＣＴＣ保温３?ｍｉｎ；?ＳＳ：?９７０？９８（ＴＣ保温１?ｈ，真空冷却；?；??、?ＤＡ：７２０°Ｃ保温８ｈ，以５０°Ｃ／ｈ炉冷至６２０°Ｃ保温８ｈ，真空冷却?！??？?—?■?一?■?一?■?一?■?一?＿?一?■?一?．?一?．?—?．?一?■?一?■?—?■?一?■?一?．?一?．??图１．５叶片热模锻成形工艺流程??Ｆｉｇ．?１．５?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｂｌａｄｅｓ?ｗｉｔｈ?ｈｏｔ?ｆｏｒｇｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ１７９＂８１１??（２）等温锻造??等温锻造是基于某些材料具有超塑性的特性而提出的一种精密锻造成形技??术。近年来，等温精密锻造技术在国内航空制造领域发展较快，目前己广泛地应??用于航空发动机的涡轮盘、压气机叶片等结构复杂的精密航空锻件的制造中［８２，８３】。??目前，在钛合金、铝合金以及高温合金的等温锻造工艺、微观组织演变规律及锻??８??
本文编号：3348902
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?Ｓ相在髙温变形过程中的演变示意图—??．．ａｓｅ?ｄｕｒｉｎｈｉｈ?ｔｅｍｅｒａｔｕｒｅ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１２１??
?第１章绪论???高效、短流程、高材料利用率的精确制坯技术代替热挤压制坯成为当前的研宂热??点，是推动航空发动机叶片类复杂零件无余量高效精密成形的技术关键。??ｆｔ；?ｊ?ｆ?Ｉ；??加热?挤压?初锻?终锻?机加??图１．４传统叶片制造工艺??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｂｌａｄｅ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．３．１叶片挤压成形研究??挤压成形是采用挤压杆将放在密闭型腔内的坯料从模具的孔型中挤出而获??得所需零件结构的塑性加工方法，广泛应用于航空航天、交通运输等领域。而由??于叶片形状复杂，叶身部位厚度很薄只有ｌ－２ｍｍ，叶片材料主要为高温合金、??钛合金等难变形材料，合金变形抗力大，挤压成形方法很难一道次完成叶片成形。??目前，在叶片挤压制坯方面己有大量的报道［？＿７６］，齐广霞等通过有限元数值??模拟技术研宄了?ＧＨ４１６９合金叶片挤压制坯成形规律，优化了叶片挤压成形工艺??参数，获得了挤压成形过程中加载力与行程的关系方程；刘帅洋［７２］等优化了坯??料形状及挤压模具型腔等，解决了叶片挤压制坯过程中金属流动不均匀的问题，??实现了大榫头叶片挤压制坯；李小萌采用试验与数值模拟相结合的方法，研??究了挤压成形工艺对ＧＨ４１６９合金叶片成形质量的影响；刘敏＾等通过对有限元??软件ＤＥＦＲＯＭ进行二次开发，研宄了?ＧＨ４１６９合金挤压成形过程中的微观组织??演变规律；李伟伟［７５１等针对ＧＨ４１６９合金强度高、难变形、塑性成形温度范围窄??等特点，采用有限元方法分析了挤压参数对模具磨损的影响规律。??目前，挤压成形用于ＧＨ４１６９合金叶片的制坯工艺过程主要是细长毛坯
热模锻成形过程如１．５所示。??（＇??．?ＨＴ?ＳＳ?ＳＳ＋ＤＡ??！?坯料?．预成形?热锻?喷丸；??■?ｊ?｜??丨?ＨＴ：?１０２ＣＴＣ保温３?ｍｉｎ；?ＳＳ：?９７０？９８（ＴＣ保温１?ｈ，真空冷却；?；??、?ＤＡ：７２０°Ｃ保温８ｈ，以５０°Ｃ／ｈ炉冷至６２０°Ｃ保温８ｈ，真空冷却?！??？?—?■?一?■?一?■?一?■?一?＿?一?■?一?．?一?．?—?．?一?■?一?■?—?■?一?■?一?．?一?．??图１．５叶片热模锻成形工艺流程??Ｆｉｇ．?１．５?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｂｌａｄｅｓ?ｗｉｔｈ?ｈｏｔ?ｆｏｒｇｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ１７９＂８１１??（２）等温锻造??等温锻造是基于某些材料具有超塑性的特性而提出的一种精密锻造成形技??术。近年来，等温精密锻造技术在国内航空制造领域发展较快，目前己广泛地应??用于航空发动机的涡轮盘、压气机叶片等结构复杂的精密航空锻件的制造中［８２，８３】。??目前，在钛合金、铝合金以及高温合金的等温锻造工艺、微观组织演变规律及锻??８??
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