面向锻造过程GH4169涡轮盘晶粒组织均匀性研究

发布时间：2017-10-06 06:20

  本文关键词：面向锻造过程GH4169涡轮盘晶粒组织均匀性研究

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【摘要】：以大型飞机为代表的一系列航空航天项目的研发,极大地推动着我国高端制造业的发展。而航空发动机的设计与制造,更是空天项目中诸多需要攻克的核心技术之一。涡轮盘作为航空发动机上的关键零部件,工作于高温、高转速、大负荷的恶劣环境,因此,涡轮盘的组织、性能要求较高。采用GH4169为材料的涡轮盘常因锻造工艺难度大等问题,无法保证锻件组织的均匀性,进而严重影响涡轮盘的使用性能和发动机的安全性。本文以某GH4169涡轮盘锻件作为研究对象,通过试验方法获得GH4169在热变形、保温加热过程中的晶粒演化规律,并将试验结果与有限元分析软件结合,建立GH4169涡轮盘锻件晶粒组织预测平台,最终运用于该锻件的工艺分析。本文通过热压缩试验,得到了变形温度为900℃~1100℃,应变速率为0.001s-1~10s-1范围内GH4169的应力—应变曲线,并利用回归分析方法得到了GH4169的动态再结晶百分数和动态再结晶晶粒尺寸相关模型。通过晶粒长大试验以及回归分析方法,建立了GH4169的晶粒长大模型。通过对热物理性能测试与计算,获取了GH4169相关热物理性能参数数据。本文建立了基于物理模型和有限元软件的GH4169晶粒尺寸预测平台,给出了一种涡轮盘锻件晶粒组织均匀性的评价方法,并对GH4169涡轮盘锻造工艺与锻件晶粒组织之间的关系进行了深入研究,得到了较好的GH4169涡轮盘锻造工艺。
【关键词】：GH4169 涡轮盘 动态再结晶 晶粒长大 晶粒组织均匀性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 航空发动机涡轮盘及其常用材料10-13
• 1.1.1 涡轮盘10-11
• 1.1.2 涡轮盘材料11-12
• 1.1.3 GH4169合金12-13
• 1.2 GH4169晶粒尺寸控制研究现状13-16
• 1.2.1 GH4169热加工过程中的结晶变化13-16
• 1.2.2 GH4169晶粒长大16
• 1.3 GH4169涡轮盘晶粒组织均匀性研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 GH4169锻造过程中的晶粒演化规律18-44
• 2.1 试验材料与方案18-20
• 2.1.1 试验材料18
• 2.1.2 动态再结晶试验方案18-19
• 2.1.3 晶粒长大试验方案19-20
• 2.2 GH4169热变形下的流变应力与晶粒演化20-37
• 2.2.1 GH4169流变应力20-28
• 2.2.2 热变形下GH4169晶粒演化28-37
• 2.3 GH4169加热过程中的晶粒演化37-43
• 2.3.1 原始组织GH4169的晶粒长大37-41
• 2.3.2 不同变形后GH4169的晶粒长大41-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第3章 GH4169锻造工艺晶粒演化数值模拟分析技术44-64
• 3.1 GH4169锻造工艺晶粒演化预测平台的建立44-50
• 3.1.1 GH4169与晶粒演化相关的动力学模型44-46
• 3.1.2 GH4169材料热物理性能参数46-50
• 3.2 GH4169镦粗工艺中的晶粒尺寸预测与试验验证50-63
• 3.2.1 镦粗工艺与试验方案50-51
• 3.2.2 模拟分析与试验验证51-63
• 3.3 本章小结63-64
• 第4章 GH4169涡轮盘锻造过程晶粒均匀性工艺控制64-84
• 4.1 涡轮盘锻件的生产工艺简介64-65
• 4.2 不同生产工艺条件下涡轮盘锻件晶粒组织演变规律分析65-75
• 4.2.1 镦粗前加热65-67
• 4.2.2 镦粗67-70
• 4.2.3 镦粗后空冷70-71
• 4.2.4 模锻前加热71-72
• 4.2.5 模锻72-75
• 4.3 涡轮盘锻件晶粒组织均匀性评价及控制思路75-83
• 4.3.1 涡轮盘锻件晶粒组织均匀性评价函数建立75-78
• 4.3.2 不同工艺参数下涡轮盘锻件晶粒组织均匀性评价78-83
• 4.3.3 涡轮盘锻件晶粒组织均匀性控制思路83
• 4.4 本章小结83-84
• 结论84-85
• 参考文献85-88
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果88-89
• 致谢89

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本文编号：981180