GH4698涡轮盘等温锻造过程中晶粒演化行为及其数值模拟

发布时间：2017-09-28 04:22

  本文关键词：GH4698涡轮盘等温锻造过程中晶粒演化行为及其数值模拟

  更多相关文章： GH4698合金 涡轮盘 动态再结晶 等温锻造

【摘要】：涡轮盘是航空发动机的关键零件之一,由于其服役环境恶劣,因此性能要求十分苛刻。用于制造涡轮盘的高温合金通常具有合金化程度高、微观组织结构复杂的特点,且由于变形过程中易产生裂纹、锻造温度窗口窄等使其成形难度极大;此外,随着涡轮盘的规格越来越大,导致其热加工制造过程中容易出现粗晶、混晶等组织缺陷,进而影响其使用性能。因此,获得高温合金的热变形行为并基于此给出热加工工艺参数对晶粒组织的影响规律,是解决涡轮盘制造难题的重要理论支撑。本文以GH4698变形高温合金为研究对象,利用Gleeble热力模拟试验机,通过等温热压缩试验研究了合金在温度为900~1200°C,应变速率为0.001~1s-1范围内的高温变形行为;并利用DEFORM有限元软件对某GH4698涡轮盘在等温锻造过程中的晶粒演化进行了模拟,得到了涡轮盘晶粒细化的变形条件。主要研究成果如下:(1)随着变形温度T的升高和应变速率??的降低,流变应力明显降低;当变形温度低于1000°C时,变形试样表面出现裂纹。(2)获得了GH4698合金的峰值应力预测模型以及考虑应变补偿的本构模型;明确了动态再结晶动力学规律,建立了动态再结晶晶粒尺寸模型。同时基于动态材料模型,建立了热加工图,获得了合理的热加工范围。(3)DEFORM有限元分析结果表明,若GH4698涡轮盘采用等温锻造工艺,在锻造温度1050°C、变形速度5mm/s时,锻件大部分区域均可获得细小的等轴晶晶粒组织。
【关键词】：GH4698合金 涡轮盘 动态再结晶 等温锻造
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 涡轮盘及其常用材料10-12
• 1.1.1 涡轮盘工作特点10-12
• 1.1.2 涡轮盘用高温合金发展现状12
• 1.2 GH4698合金12-13
• 1.3 高温合金热变形过程中的晶粒演化13-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 GH4698合金热变形行为研究17-34
• 2.1 试验材料及方案17-18
• 2.1.1 试验材料17
• 2.1.2 试验方案17-18
• 2.2 真实应力-应变曲线18-22
• 2.2.1 变形温度对GH4698合金流变应力的影响18-20
• 2.2.2 应变速率对GH4698合金流变应力的影响20-21
• 2.2.4 应变量对GH4698合金流变应力的影响21-22
• 2.3 GH4698合金的本构方程22-29
• 2.3.1 基于峰值应力的本构方程建立23-26
• 2.3.2 考虑应变补偿的本构方程建立26-29
• 2.4 峰值应变模型与动态再结晶临界应变模型29-32
• 2.4.1 峰值应变模型29-30
• 2.4.2 动态再结晶临界应变模型30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第3章 GH4698合金动态再结晶行为研究34-54
• 3.1 不同热变形参数下晶粒组织演变规律34-40
• 3.1.1 变形温度对晶粒组织的影响34-36
• 3.1.2 应变速率对晶粒组织的影响36-38
• 3.1.3 应变量对晶粒组织的影响38-40
• 3.2 GH4698合金动态再结晶模型的建立40-47
• 3.2.1 动态再结晶动力学方程40-45
• 3.2.2 动态再结晶晶粒尺寸模型45-47
• 3.3 GH4698合金的热加工图47-53
• 3.3.1 功率耗散图48-50
• 3.3.2 塑性失稳图50-51
• 3.3.3 热加工图51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 GH4698涡轮盘等温锻造过程晶粒演化数值模拟54-64
• 4.1 涡轮盘的锻造工艺54-55
• 4.2 涡轮盘有限元模型的建立55
• 4.3 涡轮盘等温锻造过程中的晶粒演化55-59
• 4.4 工艺条件对晶粒尺寸的影响59-63
• 4.5 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果68-69
• 致谢69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙永德;;等温锻造钛合金枪件的研究[J];现代兵器;1982年10期

2 李成功,曾凡昌;俄国等温锻造技术的进展[J];航空科学技术;1996年05期

3 张双成;;超塑性等温锻造新技术[J];新技术新工艺;1982年04期

4 周建华,庞克昌,王晓英;航天用钛合金等温锻件的研制[J];上海航天;2003年06期

5 广鸣;“等温锻造”走向产业化[J];上海工业;2002年03期

6 赵美英,吴伏家;钛合金弹翼接头等温锻造工艺研究[J];机械管理开发;2005年06期

7 张广红,吴爱国,郑爱红;万吨液压机等温锻造恒速度控制设计[J];液压与气动;2005年04期

8 王淑云;李惠曲;杨洪涛;;粉末高温合金超塑性等温锻造技术研究[J];航空材料学报;2007年05期

9 王淑云,李惠曲,黄朝晖,林海,李园春;等温锻造Ti-47Al-2Cr-1Nb合金显微组织细化机理[J];航空材料学报;2002年01期

10 占立水;张华;史国中;叶俊青;邹伟;;TA15钛合金支臂近等温锻造工艺[J];航空制造技术;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 王淑云;杨洪涛;李惠曲;;粉末冶金高温合金盘件等温锻造技术[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年

2 劳全海;;钛合金零件等温锻造中几个问题[A];塑性加工技术文集[C];1992年

3 龚小涛;周杰;徐戊娇;杨帆;石鑫;;铝合金等温锻造技术发展[A];第3届全国精密锻造学术研讨会论文集[C];2008年

4 孟庆通;庞克昌;周建华;;钛合金机匣精锻件等温锻造技术[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（下册）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 通讯员 施平 记者 吴永中;宝钢集团五钢等温锻造技术实现产业化[N];中国冶金报;2005年

2 刘玲;安大公司试制成功大型等温锻件[N];中国航空报;2004年

3 通讯员 王平;宏远公司新品科研攻坚亮点纷呈[N];中国航空报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 薛晨;等温锻造Ti-22Al-25Nb合金的显微组织演变与力学性能研究[D];西北工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 曹甫;铝合金控制臂等温锻造工艺与微观组织数值模拟[D];吉林大学;2016年

2 徐洪强;铝合金锥齿轮等温锻造数值模拟及模具寿命研究[D];山东大学;2016年

3 刘丹丹;直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制研究[D];山东大学;2016年

4 景阳端;GH4698涡轮盘等温锻造过程中晶粒演化行为及其数值模拟[D];燕山大学;2016年

5 李飞;发动机钛合金复杂结构件等温锻造研究[D];中北大学;2008年

6 陈希凯;等温锻造过程中温度软测量技术与推断控制[D];西北工业大学;2006年

7 朱国兴;等温锻造Ti-44Al-4Nb-2.2Cr金属间化合物微观组织演变与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

8 孙伟;近等温锻工艺参数对GH4169合金晶粒度及性能影响规律研究[D];西北工业大学;2007年

9 黄湘龙;7A85铝合金航空接头等温锻造组织演变模拟与实验研究[D];中南大学;2013年

10 刘大钊;喷射成形超高强铝合金构件等温锻造工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

，

本文编号：933752