GH4169返回料合金高温流变行为研究及热加工图

发布时间：2017-05-13 09:13

  本文关键词：GH4169返回料合金高温流变行为研究及热加工图，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：GH4169高温合金具有优异的高温强度、塑性以及良好的疲劳性能及抗热腐蚀性能等,被广泛用于航空工业等领域的关键部件,是目前用量最大的高温合金。然而在高温合金在生产中,最终成品的收得率通常只有30%,其余都以料头、浇道、冒口等形式存在,产生高达70%的返回料,造成了资源的浪费。为了节约材料,降低成本,本文以添加不同比例返回料的GH4169合金为研究对象,研究返回料添加比例对GH4169合金成分偏析、组织结构以及力学性能的影响。同时通过热模拟实验,研究返回料的添加对GH4169合金高温流变行为的影响,通过热模拟实验数据构建含有返回料的GH4169合金的本构方程,并建立出合金的热加工图,为返回料的循环再利用提供理论指导。根据GH4169返回料合金室温和高温下的压缩力学实验结果和热模拟实验数据,通过化学成分、物相分析以及微观组织分析观察,主要研究结果如下:(1)返回料的添加比例对GH4169合金中主要元素的偏析程度无明显影响,添加返回料后合金中的氧、氮气体元素的含量明显升高,但与返回料的添加比例并无线性关系。(2)返回料的添加提高了氧、氮含量,形成的难熔夹杂物加剧了Nb元素的偏析,造成了Laves相的聚集和粗化,一定程度上降低了合金的室温屈服强度。合金的高温屈服强度随返回料的增加比例升高先增加而后略有下降,总体上随返回料的添加比例增加呈上升趋势。(3)修正的双曲正弦模型可以较好地描述GH4169返回料合金在热变形过程中流变应力与变形参数间的关系,求得的含有80%返回料的GH4169合金的热变形激活能为?KJQmol/24.412,并建立了合金的本构方程。(4)建立了GH4169返回料合金的热加工图,通过分析,结合生产实际,给出了合金适合的加工的工艺区间:应变速率为10-3~10-2.5s-1、变形温度为1080~1150℃。(5)对热加工图上失稳区域的合金微观组织形貌进行了观察分析,结合元素分析结果,认为返回料的添加使合金中显微疏松的数量增多,导致裂纹扩展源增多,降低了合金的热激活能,同时造成高温变形过程中的流变失稳。
【关键词】：GH4169合金 返回料 高温压缩 流变应力 本构方程 热加工图
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 高温合金及其发展历史10-12
• 1.2.1 高温合金发展历程10-11
• 1.2.2 镍基高温合金简介11-12
• 1.3 GH4169高温合金12-15
• 1.3.1 GH4169高温合金简介12-13
• 1.3.2 GH4169合金的相组成13-15
• 1.4 返回料的回收再利用研究15-16
• 1.4.1 返回料的回收再利用研究现状15-16
• 1.4.2 返回料合金中的气体元素16
• 1.5 材料的高温塑性流变行为研究16-18
• 1.5.1 材料的热变形本构方程16-18
• 1.5.2 热加工图理论18
• 1.6 课题意义及研究内容18-20
• 第2章 实验材料与实验方法20-26
• 2.1 实验方案20-21
• 2.2 实验材料21
• 2.3 水冷铜坩埚悬浮熔炼+真空吸铸设备简介21-22
• 2.4 室温力学性能测试22
• 2.5 热模拟压缩实验22-24
• 2.5.1 热压缩实验设备22-23
• 2.5.2 高温压缩实验方案23
• 2.5.3 热模拟实验方案23-24
• 2.6 检测与分析24-25
• 2.6.1 气体成分测定24
• 2.6.2 物相分析24
• 2.6.3 显微组织观察24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第3章 GH4169返回料合金力学性能研究26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 GH4169返回料合金的成分分析26-29
• 3.2.1 GH4169返回料合金中主要元素的含量26-28
• 3.2.2 GH4169返回料合金中的气体元素含量28-29
• 3.3 GH4169返回料合金的微观组织29-31
• 3.4 GH4169返回料合金的压缩性能31-33
• 3.4.1 GH4169返回料合金的室温压缩性能31-32
• 3.4.2 GH4169返回料合金的高温压缩性能32-33
• 3.5 本章小结33-35
• 第4章 GH4169返回料合金高温流变行为研究35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 GH4169返回料合金的真应力-真应变曲线35-37
• 4.3 热变形参数对流变应力的影响37-39
• 4.3.1 变形温度对流变应力的影响37-38
• 4.3.2 变形速率对流变应力的影响38-39
• 4.4 GH4169返回料合金的本构方程39-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第5章 GH4169返回料合金的热加工图46-55
• 5.1 引言46
• 5.2 动态材料学模型与热加工图46-51
• 5.2.1 动态材料学模型47-49
• 5.2.2 GH4169返回料合金的功率耗散图49-51
• 5.3 GH4169返回料合金的热加工图及分析51-54
• 5.3.1 GH4169返回料合金热加工图51-53
• 5.3.2 热加工图失稳区的组织分析53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-57
• 参考文献57-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63

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