本文選題：20MnNiMo鋼 + 熱變形行為�。� 參考：《重慶大學》2016年碩士論文

【摘要】：核電封頭和反應堆壓力容器(Reactor Pressure Vessel,RPV)大型鍛件是核電站設備上的重要零部件,其長期在高溫、高壓、流體沖刷和侵蝕的惡劣環(huán)境下工作,所以此類大鍛件對成形質量及微觀組織性能的要求極高。目前,20MnNiMo低碳合金鋼是制造核電封頭和壓力容器的主體材料,為獲得優(yōu)良的微觀組織和力學性能,實現(xiàn)控制鍛造的目的,研究20MnNiMo核電用鋼的熱塑性宏觀變形行為和微觀組織演化規(guī)律對于制定合理的熱成形工藝參數(shù)有著重要的工程實際意義。論文以鑄態(tài)20MnNiMo鋼為研究對象,結合熱物理壓縮試驗研究和有限元仿真模擬,利用數(shù)學統(tǒng)計回歸分析方法和金相顯微實驗驗證,主要從以下方面系統(tǒng)研究20MnNiMo核電鋼的熱塑性變形宏微觀演化行為及規(guī)律:(1)熱塑性變形時的宏觀流變應力模型研究。通過熱模擬壓縮試驗獲得20MnNiMo核電鋼的高溫流變曲線,分析其宏觀流變應力的變化特點,探討應變量、變形速率和溫度等變形工藝參數(shù)對20MnNiMo核電鋼的熱變形行為影響規(guī)律;分別基于經典Arrhenius模型、物象模型和人工神經網絡模型描述并建立其高溫流變應力模型,對比研究各自優(yōu)缺點,進而確立較精確描述20MnNiMo核電鋼熱流變宏觀力學行為的材料模型。(2)熱變形過程中的微觀動態(tài)再結晶行為研究。根據(jù)熱物理模擬壓縮試驗數(shù)據(jù)建立該低碳低合金核電鋼的動態(tài)再結晶微觀組織演化相關模型,包括再結晶動力學模型、動態(tài)再結晶臨界應變模型和動態(tài)再結晶晶粒尺寸模型。利用DEFORM有限元平臺分析20MnNiMo核電鋼的動態(tài)再結晶微觀演化特點,并基于DEFORFM有限元的CA模塊,構建用于模擬動態(tài)再結晶微觀演化的元胞自動機模型。(3)基于有限元的熱變形宏微觀演化模擬。通過直接和二次開發(fā)間接導入材料參數(shù)及相關模型,分析20MnNiMo核電鋼熱塑性變形時的微觀組織演化行為,定量、連續(xù)、動態(tài)和可視化地再現(xiàn)其微觀晶粒的演化規(guī)律;通過改變溫度和變形速率等工藝參數(shù),研究熱力參數(shù)對20MnNiMo核電鋼動態(tài)再結晶行為的影響,并與金相實驗進行對比以驗證所建材料模型的適用性。最后,以某大型核電封頭鍛件為例,初步實現(xiàn)20MnNiMo核電鋼在高溫變形過程微觀組織演化的模擬和預報。
[Abstract]:The nuclear head and reactor pressure vessel reactor (reactor Pressure vessel) heavy forgings are important components in nuclear power plant equipment. They work in harsh conditions of high temperature, high pressure, fluid erosion and erosion for a long time. Therefore, the forming quality and microstructure and properties of this kind of heavy forgings are very high. At present, 20MnNiMo low carbon alloy steel is the main material for the manufacture of nuclear head and pressure vessel. In order to obtain excellent microstructure and mechanical properties, the purpose of controlling forging is achieved. It is of great practical significance to study the thermoplastic macroscopic deformation behavior and microstructure evolution of 20MnNiMo nuclear power steel for the formulation of reasonable hot forming process parameters. In this paper, the as-cast 20MnNiMo steel is taken as the research object, combined with the thermophysical compression test and finite element simulation, the mathematical statistical regression analysis method and metallographic microscopic test are used to verify the results. The macroscopic rheological stress model of 20MnNiMo nuclear steel during thermoplastic deformation is studied systematically from the following aspects: macroscopic and microscopic evolution behavior of thermoplastic deformation and its law. The high temperature rheological curves of 20MnNiMo nuclear power steel were obtained by thermal simulation compression test. The characteristics of macroscopic rheological stress were analyzed, and the influence of deformation process parameters such as strain, deformation rate and temperature on the thermal deformation behavior of 20MnNiMo nuclear power steel was discussed. Based on the classical Arrhenius model, the object image model and the artificial neural network model, the flow stress model at high temperature is described and established, and the advantages and disadvantages of each model are compared. Furthermore, a more accurate material model for describing the macroscopic mechanical behavior of thermal fluxes of 20MnNiMo nuclear steel was established. The microscopic dynamic recrystallization behavior during hot deformation was studied. The dynamic recrystallization microstructure evolution model including recrystallization kinetics model, dynamic recrystallization critical strain model and dynamic recrystallization grain size model were established based on the data of thermal physical simulation compression test. The characteristics of dynamic recrystallization microevolution of 20MnNiMo nuclear power steel are analyzed by using DEFORM finite element platform, and based on CA module of DEFORFM finite element method, The cellular automata model for simulating dynamic recrystallization microscopic evolution is constructed. (3) the thermal deformation macro and micro evolution simulation based on finite element method is presented. The microstructure evolution behavior of 20MnNiMo nuclear steel during thermoplastic deformation is analyzed by directly and indirectly introducing material parameters and related models to quantitatively, continuously, dynamically and visually reproduce the evolution law of microstructure. The effect of thermal parameters on the dynamic recrystallization behavior of 20MnNiMo nuclear steel was studied by changing the process parameters such as temperature and deformation rate, and compared with the metallographic experiments to verify the applicability of the material model. Finally, taking a large nuclear power head forgings as an example, the simulation and prediction of microstructure evolution of 20MnNiMo nuclear steel during high temperature deformation are preliminarily realized.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM623;TG142.1

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本文編號：1971589