镍基金属间化合物IC10合金的变形机理及本构模型研究

发布时间：2017-07-07 21:21

  本文关键词：镍基金属间化合物IC10合金的变形机理及本构模型研究

  更多相关文章： 位错密度 本构模型 变形机理 力学特性 IC10合金

【摘要】：IC10合金是Ni_3Al基高温合金之一,因其高温力学性能优异而被用于航空发动机热端部件。本文对IC10合金在不同温度下开展率控制拉伸试验,并运用透射电子显微镜(TEM)对其进行微细观观测研究,分析位错类型、密度的变化规律,进而分析其变形机理,并建立位错密度与应变的函数关系,将其运用到本构模型当中,通过数值仿真验证其准确性。本文的研究工作和得到的主要结论如下:(1)对IC10合金开展了宏细观力学性能试验。分别在700℃和900℃下开展了应变率为10-4/s的率控制拉伸试验研究,并对不同应变量下的试件开展了TEM观测研究。结果表明:700℃下IC10合金以应变硬化为主,有大量平行的1/2[110]长直螺位错,随着应变增大,也观察到了其他类型的螺位错和刃位错。而900℃下IC10合金表现为应变初期的应变硬化及随后的应变软化现象,TEM观察到由两组交叉的平行刃位错构成的位错墙结构。(2)对IC10合金的变形机理和位错密度随应变的演化规律展开了分析研究。结果表明:在700℃整个变形过程中位错密度不断增加,最后趋于饱和,此外还有位错胞、层错、位错环和K-W锁等结构。900℃下的位错密度先增加后减少最后趋于稳定,发现有许多亚晶结构及亚晶合并现象,胞壁内塞积的位错重排并吸收新的位错从而形成亚晶界。(3)运用所建立的位错密度与应变之间的函数关系,改进了一种率相关本构理论模型,并开展了数值模拟技术研究。600℃和700℃下的算例结果与试验值基本符合,平均误差为3%。
【关键词】：位错密度 本构模型 变形机理 力学特性 IC10合金
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.9;V252
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 研究目的和意义13-14
• 1.1.1 选题背景13
• 1.1.2 选题意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-27
• 1.2.1 Ni_3Al基合金的晶体结构及力学特性14-15
• 1.2.2 变形机理的研究15-18
• 1.2.3 位错密度在本构模型中的应用及变化特点18-23
• 1.2.4 位错密度测量方法及其应用23-27
• 1.3 目前存在的问题27
• 1.4 本文主要内容27-29
• 第二章 率控制拉伸试验及TEM观测试验研究29-50
• 2.1 引言29
• 2.2 率控制拉伸试验29-33
• 2.2.1 试件材料29
• 2.2.2 试件设计29-30
• 2.2.3 率控制拉伸试验过程30-31
• 2.2.4 试验结果分析31-33
• 2.3 TEM试验33-49
• 2.3.1 TEM衍射试验原理34
• 2.3.2 试验样品制备34-35
• 2.3.3 试验观测内容35-42
• 2.3.4 TEM观测试验结果分析42-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第三章 IC10合金的变形机理及位错密度演化规律研究50-67
• 3.1 引言50
• 3.2 位错的相关概念50-53
• 3.2.1 刃位错和螺位错的特点50-51
• 3.2.2 全位错和超位错51
• 3.2.3 反相畴界、层错51-53
• 3.3 700℃变形机理53-60
• 3.3.1 位错密度计算及分析53-55
• 3.3.2 700℃下IC10合金的变形机理研究55-60
• 3.4 900℃变形机理60-65
• 3.4.1 位错密度计算及分析60-62
• 3.4.2 900℃下IC10合金的变形机理研究62-65
• 3.5 本章小结65-67
• 第四章 本构模型及数值模拟技术研究67-84
• 4.1 引言67
• 4.2 微观本构模型建立67-73
• 4.3 数值模拟研究73-76
• 4.4 用户材料子程序76-77
• 4.5 算例分析77-82
• 4.5.1 有限元模型77-78
• 4.5.2 结果与分析78-82
• 4.6 本章小结82-84
• 第五章 总结与展望84-86
• 5.1 总结84-85
• 5.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文90

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本文编号：531888