【摘要】：低CSLΣ3~n(n=1,2,3)晶界(簡稱低ΣCSL晶界)能有效提高鎳基超合金的抗氧化、抗腐蝕以及高溫力學(xué)性能。高密度的低CSLΣ3~n晶界對解決鎳基超合金氣閥坯因晶界網(wǎng)絡(luò)裂解度低而引發(fā)的原動機功率下降乃至驟然破壞問題具有重要意義。本文主要以鎳基超合金Nimonic 80A氣閥坯為研究對象,在Marc.MSC有限元軟件中利用二次開發(fā)的子程序,建立鎳基超合金電-熱-力耦合變形低CSLΣ3~n晶界密度的有限元模型,通過有限元模擬以實現(xiàn)電鐓工藝中低CSLΣ3~n晶界密度(BLD~n_(Σ3))動態(tài)響應(yīng)過程的可視化,實時動態(tài)掌握其變化規(guī)律,并將模擬結(jié)果與實際電鐓件對比驗證,為實際電鐓加工過程晶界調(diào)控提供理論指導(dǎo)。本文主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)在Gleeble3500熱物理模擬試驗機上進行Nimonic 80A鎳基超合金的等溫壓縮,借助EBSD顯微技術(shù)對試樣進行表征,通過理論與統(tǒng)計分析建立了低CSLΣ3~n晶界密度與晶粒尺寸間的唯象關(guān)系模型BLD~n_((50)3)(28)c(10)b/d_(AV)。(2)將動態(tài)再結(jié)晶模型、晶粒長大模型、BLD~n_(Σ3)與動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸伴生模型,通過子程序二次開發(fā)植入MSC.Marc數(shù)值分析軟件,建立了電-熱-力多場多尺度耦合等溫壓縮有限元模型,并設(shè)計出了非線性自適應(yīng)加載電流以及非線性加載速度。(3)模擬分析了壓縮過程BLD~n_(Σ3)、動態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)以及晶粒尺寸的變化規(guī)律及其影響因素,表明CSLΣ3~n晶界密度隨變形量的增加先增加而后減少,并對模型的有效性與泛化能力加以實驗驗證。(4)將低CSLΣ3~n晶界可視化技術(shù)運用于電鐓工藝,定性研究電鐓件宏觀溫度場、等效塑性應(yīng)變場以及介觀組織分布等的變化,并進一步闡述在電鐓工藝中低CSLΣ3~n晶界密度與晶粒尺寸以及再結(jié)晶的關(guān)系。(5)設(shè)計并完成電鐓件試制實驗,將實驗數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進行對比分析,揭示低CSLΣ3~n晶界在軸向、徑向以及45°方向的不均分布與溫度分布以及變形的不均性密切相關(guān),并指出可以通過宏觀調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來調(diào)控低CSLΣ3~n晶界比例以及分布。同時驗證了本文研究的唯象關(guān)系模型以及建立的含有低CSLΣ3~n晶界的電-熱-力多場多尺度耦合電鐓有限元模型的有效性與可靠性。
【圖文】：

料性能的關(guān)系，，從而通過晶界控制和設(shè)計來一個重要領(lǐng)域。在研究中人們發(fā)現(xiàn)一種特殊，這種界面就是低 CSL 晶界。CSL 晶界是基陣(CSL)模型而來。其定義為若將兩個具有相個繞某一低指數(shù)的晶軸旋轉(zhuǎn)某特定的角度后規(guī)則的重合起來。這些重合位置的陣點在空，并用 CSL單胞體積與晶體點陣單胞體積的比表示重合的點陣位置數(shù)與總共的點陣位置數(shù)越多。通常所說的特殊晶界，它必須至少滿 晶界；Σ 越大，CSL 密度越小。②重合位置點 Δθ 應(yīng)滿足 Brandon 標(biāo)準(zhǔn)，即 Δθ≤15Σ-1/2，或。而 Σ>29 的 CSL 晶界和非 CSL 晶界則稱為3n晶界（n=1, 2, 3）基本占據(jù)了全部，而其中晶界，即孿晶界。

1 緒 論性變形的過程中，一般為后兩種孿晶：形變 Σ3 晶界（曲折），在相對低溫時占主導(dǎo)，退火 Σ3 晶界（平直）反之[7]。在優(yōu)化的試樣中 90%以上的低 ΣCSL 晶界為 Σ3晶界及其關(guān)聯(lián)界面（Σ9 和 Σ27）[61]。在面心立方結(jié)構(gòu)金屬或合金中，其孿晶一般為直線型的孿晶界。而少數(shù)情況下也會出現(xiàn)如“團簇”狀孿晶界，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG111;TG146.15

【參考文獻】

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本文編號：2631951