AerMet100超高强度钢高温变形行为研究

发布时间：2017-09-03 01:00

  本文关键词：AerMet100超高强度钢高温变形行为研究

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【摘要】：Aer Met100超高强度钢因其良好的综合性能被主要用于飞机关键受力件的制造。由于飞机零部件对其抗拉强度、断裂韧性、抗疲劳断裂能力等综合性能具有严格要求,而锻件的晶粒度对上述性能有决定性影响,因此控制锻件成形过程中的晶粒演化非常重要。为了预测Aer Met100钢锻造过程中的晶粒演化,控制金属的塑性变形性能,必须研究该钢的“高温流变行为”。热变形过程中,Aer Met100超高强度钢的流变应力与变形条件以及微观组织变化之间的关系可通过本构模型来反映。此外,本构模型的精确程度决定了材料塑性成形模拟技术的有效性和准确性,因此建立精确的材料本构模型对优化成形工艺参数、提高产品质量具有重要意义。本文通过Aer Met100钢的热压缩变形实验对其热变形行为及微观组织演化进行研究,并在此基础上建立了该钢包含动态再结晶的本构模型。本文获得的研究成果如下:(1)对Aer Met100钢热变形行为的分析表明,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;T950℃且??0.1s-1时,真实应力-应变曲线出现明显的应力峰值。结合Aer Met100钢的显微组织分析可知,动态再结晶程度以及再结晶晶粒尺寸均随变形温度的升高和应变速率的降低而增大;变形温度在1000~1050℃范围内、应变速率高于0.01s-1时有助于获得完整细小的动态再结晶组织。(2)基于流变应力建立Aer Met100钢的热加工图,得到该钢的失稳区:变形温度为900~1000℃、应变速率为1~10s-1以及变形温度为1100~1200℃,应变速率为1~10s-1。通过分析功率耗散图并结合变形参数对微观组织的影响,确定Aer Met100钢的热变形条件为:变形温度为1000~1050℃,应变速率为0.01~0.1s-1。(3)本文利用Arrhenius方程建立了能够描述Aer Met100钢流变形行为中特征应力值的本构方程。为描述该钢热变形过程中的所有流变行为,建立了包含动态再结晶的本构模型,并将其与考虑应变补偿的本构模型进行了比较,对比分析了两者的精确度。分析表明考虑应变补偿的本构模型在开始变形时的预测应力偏差较大,而包含动态再结晶的本构模型在应力迅速上升时的预测值容易产生偏差,但整体而言,包含动态再结晶的本构模型比考虑应变补偿的本构模型更精确。
【关键词】：Aer Met100钢 热变形 动态再结晶 组织演变 本构模型
【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】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 Aer Met100超高强度钢概述12-13
• 1.2.1 超高强度钢12
• 1.2.2 Aer Met100超高强度钢发展12-13
• 1.3 材料热变形过程本构模型13-17
• 1.3.1 热变形过程组织演变14
• 1.3.2 热变形过程中材料本构模型的发展14-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第2章 Aer Met100高温变形流变应力研究18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 试验材料及方案18-19
• 2.2.1 试验材料18
• 2.2.2 试验方案18-19
• 2.3 热变形条件下的真实应力-应变曲线19-23
• 2.3.1 变形温度对Aer Met100钢流变应力的影响19-20
• 2.3.2 应变速率对 Aer Met100 钢流变应力的影响20-23
• 2.4 Aer Met100钢热变形特征值本构方程23-34
• 2.4.1 确定热变形特征应力值24-27
• 2.4.2 参数确定27-33
• 2.4.3 热变形特征应力值本构方程33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 Aer Met100钢热变形过程中组织演变35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 Aer Met100超高强度钢的原始组织35-36
• 3.3 热变形参数对微观组织的影响36-41
• 3.3.1 变形温度对微观组织的影响36-39
• 3.3.2 应变速率对微观组织的影响39-41
• 3.4 热加工图41-50
• 3.4.1 功率耗散图42-48
• 3.4.2 变形失稳图48-49
• 3.4.3 热加工图分析49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 包含动态再结晶的Aer Met100钢本构模型51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 包含动态再结晶的本构模型51-61
• 4.2.1 流变应力52-53
• 4.2.2 再结晶体积分数演化方程53-55
• 4.2.3 本构模型参数的确定55-61
• 4.3 考虑应变补偿的本构模型61-63
• 4.3.1 本构模型的提出61
• 4.3.2 材料常数的确定61-63
• 4.4 本构模型试算与对比63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【参考文献】

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本文编号：781891