【摘要】：本論文以擠壓態(tài)FGH4096合金為研究對(duì)象,通過(guò)熱模擬壓縮試驗(yàn)分析了其在高溫變形過(guò)程中的流變行為與微觀組織演變規(guī)律。建立了擠壓態(tài)FGH4096合金的本構(gòu)方程和熱加工圖,分析了其在不同熱變形條件下的可加工性和相應(yīng)的微觀演變機(jī)制,獲得了最佳熱加工工藝參數(shù)范圍。隨后利用DEFORM軟件對(duì)雙圓錐臺(tái)試樣進(jìn)行壓縮數(shù)值模擬,并對(duì)擠壓態(tài)FGH4096合金熱變形后經(jīng)過(guò)固溶熱處理的微觀組織進(jìn)行分析,觀察了臨界晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象。通過(guò)高溫壓縮試驗(yàn)獲得擠壓態(tài)FGH4096合金的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線,探討了熱擠壓制備的FGH4096粉末高溫合金熱壓縮變形時(shí)流變應(yīng)力的變化規(guī)律,并確立熱變形激活能等材料參數(shù)與應(yīng)變量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,構(gòu)建了含Zener-Hollomon參數(shù)Z值的雙曲正弦函數(shù)形式的流變應(yīng)力本構(gòu)方程,流變應(yīng)力預(yù)測(cè)值與實(shí)際流變應(yīng)力曲線吻合度較高,其相對(duì)平均誤差為8.7%,相關(guān)系數(shù)為0.97,能夠較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出擠壓態(tài)FGH4096合金在不同應(yīng)變速率、變形溫度及應(yīng)變量下的實(shí)際應(yīng)力值�；趧�(dòng)態(tài)材料模型構(gòu)建擠壓態(tài)FGH4096合金的能量耗散圖和流變失穩(wěn)圖,并綜合兩者進(jìn)行疊加構(gòu)成熱加工圖進(jìn)行分析,在真應(yīng)變?yōu)?.6時(shí)存在一個(gè)能量耗散效率峰值區(qū)域,其失穩(wěn)參數(shù)ξ(ε)值均大于零為安全區(qū)域,結(jié)合相應(yīng)微觀組織分析,確定了擠壓態(tài)FGH4096合金熱壓縮變形時(shí)最佳熱加工工藝參數(shù)范圍:變形溫度1049～1080℃,應(yīng)變速率0.005～0.013s-1,該范圍內(nèi)能量耗散效率達(dá)到64%,微觀組織發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,合金的晶粒尺寸細(xì)小且均勻。利用DEFORM有限元軟件對(duì)雙圓錐臺(tái)試樣進(jìn)行數(shù)值模擬,分析高溫壓縮過(guò)程中等效應(yīng)變和等效應(yīng)力等場(chǎng)量分布特征與實(shí)際中壓縮設(shè)備載荷情況,對(duì)雙圓錐臺(tái)試樣幾何尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化,確定了其關(guān)鍵尺寸。擠壓態(tài)FGH4096合金在變形溫度980℃條件下熱變形后經(jīng)過(guò)固溶熱處理,發(fā)現(xiàn)在等效應(yīng)變0.004～0.043范圍內(nèi)平均晶粒尺寸隨著應(yīng)變速率升高呈遞減趨勢(shì),在應(yīng)變速率為0.003s-1時(shí)出現(xiàn)臨界晶粒長(zhǎng)大;在應(yīng)變速率0.03s-1條件下熱變形后經(jīng)過(guò)固溶熱處理,等效應(yīng)變0.004～0.043范圍內(nèi)平均晶粒尺寸隨著變形溫度升高呈遞增趨勢(shì),在變形溫度為1060℃時(shí)出現(xiàn)臨界晶粒長(zhǎng)大。
【圖文】：

在金屬材料領(lǐng)域，，ＤＥＦＯＲＭ［３８－３９］（Ｄｅｓｉｇｎ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｆｏｒｍｉｎｇ）是一逡逑款應(yīng)用廣泛的有限元軟件，它主要分為三大處理模塊：前處理模塊、運(yùn)行處理模逡逑塊和后處理模塊，如圖１．３所示，用于分析金屬的各種成形工藝和熱處理工藝，逡逑通過(guò)在計(jì)算機(jī)上模擬整個(gè)加工過(guò)程，并與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可以輔助設(shè)計(jì)工藝流程、逡逑減少試驗(yàn)成本和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程。此外，ＤＥＦＯＲＭ的附帶材料庫(kù)幾乎包含了常逡逑用材料的熱交換數(shù)據(jù)、熱能數(shù)據(jù)、彈性變形數(shù)據(jù)、塑性變形數(shù)據(jù)和破壞數(shù)據(jù)等物逡逑熱參數(shù)［４Ｑ］，以保證仿真的可靠性和準(zhǔn)確性，方便用戶(hù)在計(jì)算過(guò)程中使用。利用逡逑６逡逑

到毫米級(jí)的粗大晶粒與正常晶粒的混合組織，稱(chēng)為粉末高溫合金臨界晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)逡逑象（Ｃｒｉｔｉｃａｌ邋Ｇｒａｉｎ邋Ｇｒｏｗｔｈ，ＣＧＧ）。Ｒｅｎｄ邋８８ＤＴ合金鍛件在丫＇固溶溫度以上進(jìn)行逡逑熱處理時(shí)，處于室溫變形臨界變形量區(qū)域，出現(xiàn)晶粒異常長(zhǎng)大現(xiàn)象如圖１．４［４８］，逡逑這種異常長(zhǎng)大的晶粒組織會(huì)降低渦輪盤(pán)件的耐久性和可靠性，導(dǎo)致盤(pán)件易疲勞破逡逑壞。國(guó)內(nèi)外對(duì)合金晶粒異常長(zhǎng)大的形成機(jī)制進(jìn)行了大量研宄Ｈｉｌｌｅｒｔ等■研究逡逑了晶界的碳化物和，相等第二相粒子對(duì)晶界的釘扎作用，即當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ臃植疾诲义暇鶆�，溶解后�?dǎo)致晶粒異常長(zhǎng)大。呂炎等探宄了在不同應(yīng)變速率和應(yīng)變條件下逡逑產(chǎn)生的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)與正常及異常晶粒長(zhǎng)大的關(guān)系。Ｌｅｅ等［５２］研究了關(guān)于晶界形態(tài)及逡逑織構(gòu)對(duì)晶粒異常長(zhǎng)大的影響。楊杰等Ｉ５３］開(kāi)展了熱等靜壓態(tài)ＦＧＨ９６合金晶粒異常逡逑長(zhǎng)大與變形工藝參數(shù)關(guān)系的研究，表明當(dāng)變形速率與變形溫度相匹配時(shí)，在小應(yīng)逡逑變區(qū)域也可以避免出現(xiàn)異常晶粒組織。宋曉俊等研宄了擠壓態(tài)鎳基粉末高溫合逡逑金在變形溫度為１０７０°Ｃ時(shí)，晶粒異常長(zhǎng)大區(qū)域隨著應(yīng)變速率增大向小應(yīng)變區(qū)偏逡逑移。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V252

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2665356