TC25G钛合金整体叶盘锻件成形均匀性控制研究
发布时间：2023-03-23 05:03
整体叶盘属于航空发动机关键的热端部件,为发动机提供动力的主要零件之一,长期工作在高温和高压的恶劣服役环境之中,所以此类大锻件对力学性能和微观组织均匀化的要求极其严格。随着航空航天事业的快速发展,国家对发动机的运载能力和使用寿命提出了更高的要求,常规的高温钛合金材料已经无法满足要求。研究高温钛合金TC25G合金成形工艺参数及预锻件形状尺寸对整体叶盘锻件拉伸性能、显微组织均匀度分布规律的影响具有重大的工程应用价值。论文以整体叶盘及其使用材料TC25G为研究对象,利用热物理压缩实验对TC25G材料进行研究,结合有限元数值模拟仿真和Kriging优化模型对预锻件形状尺寸进行优化,最后对锻件进行试制,随后解剖锻件进行理化性能检测,以锻件的拉伸性能指标和显微组织分布验证材料工艺参数的正确性和预锻件形状尺寸的可行性。主要从以下三个方面系统研究了TC25G材料和整体叶盘锻件的成形规律:(1)TC25G钛合金热塑性变形材料性能研究。通过对TC25G材料进行热物理压缩试验获得锻件的室温、高温拉伸性能以及高倍显微组织,分析在不同变形量、变形温度和冷却方式下拉伸性能的变化特点,探讨变形量、变形温度和冷却方式等...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 高温钛合金国内外研究现状
1.2.1 高温钛合金的研究概况
1.2.2 TC25材料的研究概况
1.3 大型盘类预锻件设计发展概况
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题研究目的及主要内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 主要研究内容
2 工艺参数对TC25G合金锻件拉伸性能和显微组织的影响
2.1 实验材料
2.1.1 原材料力学性能检测
2.1.2 原材料低倍和高倍显微组织观察
2.2 实验方案
2.2.1 TC25G材料研究试验方案
2.2.2 实验材料理化性能检测
2.3 工艺参数对TC25G锻件拉伸性能的影响规律
2.3.1 变形温度和变形量对TC25G锻件室温拉伸性能的影响规律
2.3.2 温度和变形量对TC25G锻件高温力学性能的影响
2.3.3 冷却方式对TC25G锻件力学性能的影响
2.4 工艺参数对TC25G锻件显微组织的影响规律
2.4.1 变形量对TC25G锻件微观组织的影响
2.4.2 变形温度对TC25G锻件微观组织的影响
2.5 本章小结
3 整体叶盘全工序锻造成形数值模拟分析
3.1 整体叶盘锻件及模具设计
3.1.1 整体叶盘锻件图设计
3.1.2 整体叶盘锻件成形性分析
3.1.3 终锻模具设计
3.2 整体叶盘锻件锻造成形数值模拟分析
3.2.1 锻造工艺参数及技术路线
3.2.2 饼坯高径比对锻件变形量均匀性的影响
3.2.3 终锻上模凸台对锻件变形量分布的影响
3.2.4 预锻冲头形状对锻件变形量分布的影响
3.2.5 预锻凹模形状对锻件变形量分布的影响
3.2.6 终锻模过度圆角对锻件变形量分布的影响
3.3 本章小结
4 基于Kriging模型和遗传算法的预锻件尺寸优化
4.1 整体叶盘的质量评价目标及其影响因素
4.1.1 目标函数建立
4.1.2 设计变量
4.2 基于Kriging模型的预锻件尺寸优化
4.2.1 基于Kriging模型的优化流程
4.2.2 实验方案设计
4.2.3 Kriging模型建立
4.2.4 Kriging预测模型准确性评价
4.2.5 预锻件尺寸参数寻优
4.3 基于线性加权总目标函数的整体叶盘质量寻优
4.3.1 单目标函数建立
4.3.2 优化结果及分析
4.4 本章小结
5 整体叶盘锻件生产试制
5.1 整体叶盘生产试制与结果分析
5.1.1 整体叶盘锻件试制
5.1.2 整体叶盘锻件试制结果分析
5.2 锻件理化检测方案及性能分析
5.2.1 锻件理化性能检测方案
5.2.2 锻件力学性能分析
5.2.3 锻件低倍组织分析
5.2.4 锻件高倍组织分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表论文
本文编号：3768337
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 高温钛合金国内外研究现状
1.2.1 高温钛合金的研究概况
1.2.2 TC25材料的研究概况
1.3 大型盘类预锻件设计发展概况
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 课题研究目的及主要内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 主要研究内容
2 工艺参数对TC25G合金锻件拉伸性能和显微组织的影响
2.1 实验材料
2.1.1 原材料力学性能检测
2.1.2 原材料低倍和高倍显微组织观察
2.2 实验方案
2.2.1 TC25G材料研究试验方案
2.2.2 实验材料理化性能检测
2.3 工艺参数对TC25G锻件拉伸性能的影响规律
2.3.1 变形温度和变形量对TC25G锻件室温拉伸性能的影响规律
2.3.2 温度和变形量对TC25G锻件高温力学性能的影响
2.3.3 冷却方式对TC25G锻件力学性能的影响
2.4 工艺参数对TC25G锻件显微组织的影响规律
2.4.1 变形量对TC25G锻件微观组织的影响
2.4.2 变形温度对TC25G锻件微观组织的影响
2.5 本章小结
3 整体叶盘全工序锻造成形数值模拟分析
3.1 整体叶盘锻件及模具设计
3.1.1 整体叶盘锻件图设计
3.1.2 整体叶盘锻件成形性分析
3.1.3 终锻模具设计
3.2 整体叶盘锻件锻造成形数值模拟分析
3.2.1 锻造工艺参数及技术路线
3.2.2 饼坯高径比对锻件变形量均匀性的影响
3.2.3 终锻上模凸台对锻件变形量分布的影响
3.2.4 预锻冲头形状对锻件变形量分布的影响
3.2.5 预锻凹模形状对锻件变形量分布的影响
3.2.6 终锻模过度圆角对锻件变形量分布的影响
3.3 本章小结
4 基于Kriging模型和遗传算法的预锻件尺寸优化
4.1 整体叶盘的质量评价目标及其影响因素
4.1.1 目标函数建立
4.1.2 设计变量
4.2 基于Kriging模型的预锻件尺寸优化
4.2.1 基于Kriging模型的优化流程
4.2.2 实验方案设计
4.2.3 Kriging模型建立
4.2.4 Kriging预测模型准确性评价
4.2.5 预锻件尺寸参数寻优
4.3 基于线性加权总目标函数的整体叶盘质量寻优
4.3.1 单目标函数建立
4.3.2 优化结果及分析
4.4 本章小结
5 整体叶盘锻件生产试制
5.1 整体叶盘生产试制与结果分析
5.1.1 整体叶盘锻件试制
5.1.2 整体叶盘锻件试制结果分析
5.2 锻件理化检测方案及性能分析
5.2.1 锻件理化性能检测方案
5.2.2 锻件力学性能分析
5.2.3 锻件低倍组织分析
5.2.4 锻件高倍组织分析
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
A.作者在攻读硕士学位期间发表论文
本文编号：3768337
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3768337.html
