难变形金属本构关系及微观组织演变研究

发布时间：2017-09-13 11:35

  本文关键词：难变形金属本构关系及微观组织演变研究

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【摘要】：难变形金属由于其优越的综合性能在航天航空、化工、医疗、舰船等领域得到了广泛的应用,但这类合金在常温加工时具有变形抗力大、加工硬化严重等问题,其塑性成形的实现日益成为研究热点。为了掌握难变形金属的成形性能以解决其塑性成形问题,对难变形金属常温、高温本构关系及微观组织演变的研究是首要任务。课题在国家自然科学基金项目“难变形金属热强旋成形机理及形/性一体化控制研究”(项目编号:51375172)以及高等学校博士学科点专项科研资金资助项目“软磁合金筒形件热强旋成形机理及磁性能恢复研究”(项目编号:20130172110024)的资助下,以难变形金属——镍基高温合金Haynes230和软磁合金1J50作为研究对象,通过力学性能试验、金相分析、回归分析等方法获得了两种金属的常温、高温本构关系及微观组织演变规律。主要研究内容和结论如下:(1)采用单向拉伸试验对两种金属的常温力学性能进行研究,获得了其常温本构关系及相关力学性能指标;同时采用金相实验对其微观组织结构进行研究,结果表明:镍基高温合金Haynes230晶粒随着变形程度的增加沿着受力方向被拉长,位错的增加导致严重的加工硬化,使得其难于进行大塑性变形;软磁合金1J50中的孪晶奥氏体结构导致其在塑性变形时出现开裂,塑性非常差。(2)通过退火试验和力学性能分析获得了适合两种金属常温塑性成形的退火工艺。对于变形量为30%的镍基高温合金Haynes230,在温度为1100℃下保温50min可以获得完全再结晶组织,并具有良好的塑性加工性能,可以以多道次成形+中间退火的工艺对该合金进行塑性成形。对于原始的软磁合金1J50,在温度为700℃下保温1h可以获得完全奥氏体化组织,提高软磁合金1J50塑性加工性能,实现其冷塑性成形。(3)基于两种金属的性能和热强旋工艺特点,选取了合适的温度和应变速率进行热拉伸试验研究。采用Johnson-Cook模型构建镍基高温合金Haynes230和软磁合金1J50的高温本构模型并对模型进行修正,获得了精度较高的预测结果。(4)对两种金属在热变形时的微观组织结构进行研究,获得了温度和应变速率对微观组织结构的影响,并分析了微观组织变化对流变应力及塑性的影响。镍基高温合金Haynes230在1100℃和1200℃时,主要以动态再结晶为主,在低应变速率时,晶粒出现长大。软磁合金1J50在800℃和900℃时,以动态再结晶为主,应变速率越低,再结晶晶粒越多。
【关键词】：难变形金属 Haynes230 1J50 本构关系 退火工艺 微观组织演变
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115;TG113;TG156.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 难变形金属概述12-14
• 1.2.1 高温合金13
• 1.2.2 软磁合金13
• 1.2.3 钛合金13-14
• 1.2.4 其它难变形金属14
• 1.3 本构关系研究现状14-17
• 1.3.1 回归分析法14-16
• 1.3.2 神经网络法16-17
• 1.4 微观组织演变研究现状17-19
• 1.4.1 金属塑性变形过程18
• 1.4.2 金属热处理18-19
• 1.5 课题来源、研究意义及主要研究内容19-20
• 1.5.1 课题来源及研究意义19-20
• 1.5.2 主要研究内容20
• 1.6 本章小结20-21
• 第二章 难变形金属力学性能研究21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 力学性能研究方法21-26
• 2.2.1 拉伸试验方法22-23
• 2.2.2 压缩试验方法23-25
• 2.2.3 研究方法选用25-26
• 2.3 Haynes230 力学性能研究26-31
• 2.3.1 试验条件26-28
• 2.3.2 试验数据及处理28-31
• 2.4 Haynes230 加工硬化性能研究31-34
• 2.4.1 试验方法31
• 2.4.2 试验结果分析31-32
• 2.4.3 金相组织分析32-34
• 2.5 1J50 力学性能研究34-36
• 2.5.1 试验及结果分析35
• 2.5.2 金相组织分析35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第三章 难变形金属退火工艺研究37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 金属退火工艺37-40
• 3.2.1 退火组织变化规律37-39
• 3.2.2 退火温度确定方法39-40
• 3.3 Haynes230 退火工艺研究40-44
• 3.3.1 Haynes230 退火温度40-41
• 3.3.2 Haynes230 退火试验41-43
• 3.3.3 退火Haynes230 力学性能43-44
• 3.4 1J50 退火工艺研究44-49
• 3.4.1 1J50 退火温度44-46
• 3.4.2 1J50 退火试验46-48
• 3.4.3 退火 1J50 力学性能48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 难变形金属高温本构模型研究51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 热拉伸试验51-54
• 4.2.1 试验条件51-52
• 4.2.2 试验温度52-53
• 4.2.3 试验应变速率53-54
• 4.3 Haynes230 高温本构模型构建54-58
• 4.3.1 试验结果54-56
• 4.3.2 Johnson-Cook模型拟合分析56-58
• 4.4 Johnson-Cook改进模型构建58-63
• 4.4.1 Johnson-Cook模型拟合分析58-59
• 4.4.2 Johnson-Cook改进模型59-61
• 4.4.3 拟合结果分析61-63
• 4.5 1J50 高温本构模型构建63-66
• 4.5.1 试验结果63-64
• 4.5.2 Johnson-Cook模型拟合分析64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 难变形金属微观组织演变规律研究67-82
• 5.1 引言67
• 5.2 动态回复与动态再结晶67-70
• 5.2.1 动态回复与再结晶过程67-68
• 5.2.2 影响因素68-69
• 5.2.3 力学性能变化69-70
• 5.3 热变形参数对Haynes230 微观组织的影响70-77
• 5.3.1 温度对Haynes230 微观组织的影响70-73
• 5.3.2 应变速率对Haynes230 微观组织的影响73-77
• 5.4 热变形参数对 1J50 微观组织的影响77-80
• 5.4.1 温度对 1J50 微观组织的影响77-79
• 5.4.2 应变速率对 1J50 微观组织的影响79-80
• 5.5 本章小结80-82
• 结论与展望82-84
• 论文主要内容与创新成果82-83
• 前景展望与未来研究83-84
• 参考文献84-89
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果89-90
• 致谢90-91
• 附件91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：843476