Incoloy800合金轧制变形的数值模拟及组织与性能研究
发布时间：2021-10-13 11:36
利用Deform软件建立了Incoloy800合金双辊轧机轧制的三维有限元模型,分析了Incoloy800合金在不同轧制温度下多道次轧制过程中的金属变形流动规律、应力应变场和轧制力的分布和特点,同时研究了不同温度轧制处理的Incoloy800合金大变形后的微观组织演变和力学性能。结果表明,在热轧过程中Incoloy800合金表面与轧辊接触区域的等效应力较大,并且从塑性变形区中间位置向两边呈逐渐减小趋势。随着轧制道次增加,稳定变形阶段载荷增大且变形更加均匀。与铸态和固溶态相比,大变形热轧处理后Incoloy800合金的强度明显提升,但伸长率降低明显,塑性变形能力下降。不同温度轧制后,Incoloy800合金的微观组织呈现沿轧制方向的纤维状轧制变形带组织;随着变形温度升高,晶粒长大,晶内析出相增多,当增加到800℃时发生动态再结晶。
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(08)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图1 双辊轧机轧制Incoloy800合金的几何模型示意图
Incoloy800合金坯料尺寸为60 mm×30 mm×6.4mm。轧制前将铸态Incoloy800合金在1100℃下进行固溶处理，保温2 h后快速水冷，随后切割成轧制坯料，然后通过机械抛光进行表面处理并用丙酮进行表面清洗，最后预热处理。双辊轧机轧辊直径为Φ190 mm，辊身长度为400 mm，轧辊温度为20℃，辊速为2.5 rad·s-1。经过累积多道次轧制后，试样厚度约为0.8 mm，总变形量约为87%。按照数值模拟时的参数，并以仿真结果为指导，在不同温度下进行多道次大变形量轧制处理的Incoloy800坯料如图2所示。试样未出现粘辊现象，没有出现边部裂纹，表面质量较好，展现了良好的可轧性。在对Incoloy800合金进行轧制时，由于缺少导轨装置，坯料在轧制过程中出现部分变形现象。对在不同温度下热轧后的Incoloy800合金取样，进行微观组织和力学性能研究。在轧面取样，镶样，机械研磨，并电解腐蚀。电解液选取体积分数为10%的草酸溶液，腐蚀电压10 V，腐蚀时间为30～50 s。在不同温度轧制大变形后的Incoloy800合金试样上切取拉伸试样。利用Zwick/Roell Z50电子万能材料试验机测试热处理试样的力学性能，拉伸速率为1 mm·min-1。
轧制温度为800℃时，Incoloy800合金在第1道次轧制(变形量为15.6%)后的等效应变分布图如图4所示。从图中可以看出，在第1道次轧制结束时，整个坯料的等效应变在轧向和横向上分布均匀，呈现中心对称分布。在轧向和横向上，坯料的中心部分等效应变值最小，越靠近上下表面等效应变值越大。同时，坯料上下表面中间部分等效应变值较大，越靠近坯料边缘区域等效应变值越小。坯料前端(图4中A区域)等效应变值最大，为0.955，表明轧制刚开始时，坯料前端被轧辊咬入，坯料发生没有规律的形变，此时等效应变值最大;随后坯料进入稳定轧制阶段，变形稳定，坯料的等效应变值逐渐稳定[9]。图4 800℃轧制后Incoloy800合金的等效应变分布图(变形量15.6%)
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基合金火焰筒拉深成形工艺研究[J]. 王昕,张成祥,胡蓝,王煜,王兵,施静,潘韵. 塑性工程学报. 2019(03)
[2]Mn13异步冷轧性能与异径比及压下率的关系[J]. 邱常明,王彦凤,谭宽,杨正,李海山. 塑性工程学报. 2019(03)
[3]内燃机用IN718镍基合金热变形动态组织性能分析[J]. 李青芬. 锻压技术. 2019(05)
[4]多道次热轧不锈钢复合板热力耦合模拟及实验研究[J]. 金贺荣,张磊. 塑性工程学报. 2018(05)
[5]工艺参数对楔横轧GH4169合金轴类件力能参数的影响[J]. 朱德彪,束学道. 塑性工程学报. 2018(01)
[6]大变形轧制制备超细晶镍基合金的显微组织与拉伸性能[J]. 赵欣,单爱党. 机械工程材料. 2017(07)
[7]800H合金动态再结晶行为研究[J]. 曹宇,邸洪双,张洁岑,张敬奇,马天军. 金属学报. 2012(10)
[8]新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为[J]. 赵双群,董建新,张麦仓,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2005(02)
硕士论文
[1]大型镍基合金异型环件环轧过程有限元模拟[D]. 张哲铭.辽宁科技大学 2017
[2]TC4钛合金棒材斜轧数值模拟及微观组织研究[D]. 帅忠富.太原科技大学 2016
[3]铝合金轧制的有限元模拟分析及实验研究[D]. 武凤玲.哈尔滨理工大学 2011
本文编号：3434585
【文章来源】：塑性工程学报. 2020,27(08)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图1 双辊轧机轧制Incoloy800合金的几何模型示意图
Incoloy800合金坯料尺寸为60 mm×30 mm×6.4mm。轧制前将铸态Incoloy800合金在1100℃下进行固溶处理，保温2 h后快速水冷，随后切割成轧制坯料，然后通过机械抛光进行表面处理并用丙酮进行表面清洗，最后预热处理。双辊轧机轧辊直径为Φ190 mm，辊身长度为400 mm，轧辊温度为20℃，辊速为2.5 rad·s-1。经过累积多道次轧制后，试样厚度约为0.8 mm，总变形量约为87%。按照数值模拟时的参数，并以仿真结果为指导，在不同温度下进行多道次大变形量轧制处理的Incoloy800坯料如图2所示。试样未出现粘辊现象，没有出现边部裂纹，表面质量较好，展现了良好的可轧性。在对Incoloy800合金进行轧制时，由于缺少导轨装置，坯料在轧制过程中出现部分变形现象。对在不同温度下热轧后的Incoloy800合金取样，进行微观组织和力学性能研究。在轧面取样，镶样，机械研磨，并电解腐蚀。电解液选取体积分数为10%的草酸溶液，腐蚀电压10 V，腐蚀时间为30～50 s。在不同温度轧制大变形后的Incoloy800合金试样上切取拉伸试样。利用Zwick/Roell Z50电子万能材料试验机测试热处理试样的力学性能，拉伸速率为1 mm·min-1。
轧制温度为800℃时，Incoloy800合金在第1道次轧制(变形量为15.6%)后的等效应变分布图如图4所示。从图中可以看出，在第1道次轧制结束时，整个坯料的等效应变在轧向和横向上分布均匀，呈现中心对称分布。在轧向和横向上，坯料的中心部分等效应变值最小，越靠近上下表面等效应变值越大。同时，坯料上下表面中间部分等效应变值较大，越靠近坯料边缘区域等效应变值越小。坯料前端(图4中A区域)等效应变值最大，为0.955，表明轧制刚开始时，坯料前端被轧辊咬入，坯料发生没有规律的形变，此时等效应变值最大;随后坯料进入稳定轧制阶段，变形稳定，坯料的等效应变值逐渐稳定[9]。图4 800℃轧制后Incoloy800合金的等效应变分布图(变形量15.6%)
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基合金火焰筒拉深成形工艺研究[J]. 王昕,张成祥,胡蓝,王煜,王兵,施静,潘韵. 塑性工程学报. 2019(03)
[2]Mn13异步冷轧性能与异径比及压下率的关系[J]. 邱常明,王彦凤,谭宽,杨正,李海山. 塑性工程学报. 2019(03)
[3]内燃机用IN718镍基合金热变形动态组织性能分析[J]. 李青芬. 锻压技术. 2019(05)
[4]多道次热轧不锈钢复合板热力耦合模拟及实验研究[J]. 金贺荣,张磊. 塑性工程学报. 2018(05)
[5]工艺参数对楔横轧GH4169合金轴类件力能参数的影响[J]. 朱德彪,束学道. 塑性工程学报. 2018(01)
[6]大变形轧制制备超细晶镍基合金的显微组织与拉伸性能[J]. 赵欣,单爱党. 机械工程材料. 2017(07)
[7]800H合金动态再结晶行为研究[J]. 曹宇,邸洪双,张洁岑,张敬奇,马天军. 金属学报. 2012(10)
[8]新型镍基高温合金在950℃和1000℃的氧化行为[J]. 赵双群,董建新,张麦仓,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2005(02)
硕士论文
[1]大型镍基合金异型环件环轧过程有限元模拟[D]. 张哲铭.辽宁科技大学 2017
[2]TC4钛合金棒材斜轧数值模拟及微观组织研究[D]. 帅忠富.太原科技大学 2016
[3]铝合金轧制的有限元模拟分析及实验研究[D]. 武凤玲.哈尔滨理工大学 2011
本文编号：3434585
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