GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究

发布时间：2020-05-03 14:06

【摘要】：随着航空航天等高端制造业的发展,对机械产品的要求越来越苛刻,不仅要“成形”还要“控性”。GH4698镍基高温合金由于卓越的机械性能和使用性能,在航空航天等高端制造业得到广泛的应用,例如用来制造导向叶片、涡轮叶片等。然而此合金的合金化程度比较高、变形困难以及航空零件几何结构复杂,变形极不均匀,在成形过程中实现“成形”和“控性”是个很难攻克的问题。因此,研究GH4698镍基高温合金的热变形行为和微观组织演化规律,对提高航空产品的机械性能和使用性能具有重大的指导意义。本文基于位错密度模型和再结晶动力学模型,并以GH4698镍基高温合金是否发生动态再结晶为节点,建立了包含加工硬化-动态回复阶段和动态再结晶阶段的一个两段式本构模型,并对建立的本构模型进行误差分析,结果相关系数(R)是0.986,绝对平均误差(AARE)仅有4.5%,表明所建立的两段式本构模型有较好的预测精度,可以用来表征GH4698镍基高温合金在不同热变形条件下的力学行为。并研究热变形过程此合金的微观组织演变行为,揭示此合金的变形工艺参数与微观组织演变之间的关系,建立动态再结晶动力学模型和再结晶晶粒尺寸模型。在有限元的基础上,嵌入建立的本构模型和微观组织演变模型,搭建此合金热-力-微观组织耦合数值模拟平台,并预测此合金热塑性变形过程中的微观组织演变规律,揭示变形温度和应变速率对再结晶体积分数、再结晶晶粒尺寸、平均晶粒尺寸的影响机理。并通过对比热压缩动态再结晶晶粒尺寸实验值与模拟值,发现实验值与模拟值具有较好的相关性,误差都分布在±15%误差线内,表明采用数值模拟这种方法进行微观组织演变模拟的可行性,为新产品的工艺开发和优化提供科学依据。基于元胞自动机法来研究热压缩过程动态再结晶组织演变规律,研究变形温度、应变速率和应变对动态再结晶组织演变的影响,结果表明晶粒尺寸大于80μm的晶粒百分比随着应变的增加逐渐减小,随着变形温度的升高而逐渐减小,随着应变速率的增加而逐渐增加;晶粒尺寸小于20μm的晶粒百分比随着变形温度的升高而逐渐减小,随着应变速率的增加而逐渐增加;晶粒尺寸在20~80μm区间的晶粒百分比随着变形温度的升高而逐渐增加,随着应变速率的增加而逐渐减小。通过元胞自动机模拟揭示工艺参数与晶粒演变之间的关系,对提高产品机械性能有重要的作用。
【图文】：

图 1-1 本构模型预测结果[20]]在 Johnson-Cook 模型基础上利用体积分数对流变模型。Ren 等人[22]建立了弹粘塑性本构模型，并学性能实验系统，，并和实验对比证明了弹粘塑性[23]提出了一种考虑晶间失效时纳米晶材料的多尺

图 1-2 本构模型预测结果[29]]建立了应变硬化和动态回复行为引起的位错密度本构模型预测结果，该模型可以定量地描述流动应硬化和软化行为是由 Kocks Mecking 型图进行了详模型能够有效地模拟 5754 铝合金的流动行为。V
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG132.3

【参考文献】

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本文编号：2647641