慣性摩擦焊接工藝是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤軸轉(zhuǎn)動(dòng)部件焊接的主要工藝方法,慣性摩擦焊接過(guò)程中復(fù)雜的熱力耦合過(guò)程及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變過(guò)程對(duì)接頭組織性能具有重要影響。因此,基于對(duì)慣性摩擦焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分析,研究高溫合金慣性摩擦焊接過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變行為對(duì)于接頭質(zhì)量控制和接頭組織性能調(diào)控具有重要意義。為簡(jiǎn)化計(jì)算,本文基于剛/塑性體摩擦副模型建立了 GH4169鎳基高溫合金慣性摩擦焊接瞬時(shí)數(shù)值計(jì)算模型,通過(guò)飛邊溫度、飛邊形貌及特征尺寸、飛輪轉(zhuǎn)速曲線驗(yàn)證了熱力耦合模型的正確性,最大誤差為12.76%,表明所建立的模型可用于高溫合金慣性摩擦焊接熱力耦合和組織演變的數(shù)值分析。GH4169鎳基高溫合金慣性摩擦焊接工藝試驗(yàn)結(jié)果表明,摩擦界面附近發(fā)生了強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,焊縫中心處的硬度值高于焊縫邊緣,且不同參數(shù)下的接頭均斷裂于母材。慣性摩擦焊接頭處的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為對(duì)接頭性能有重要影響。慣性摩擦焊接的熱力耦合計(jì)算結(jié)果表明,摩擦界面上的熱流密度及溫度在徑向上具有“雙駝峰”的分布特征,即在摩擦界面半徑的2/3處熱流密度及溫度最高,這種分布特點(diǎn)是由摩擦界面上線速度及軸向壓應(yīng)力的分布特點(diǎn)所決定的,摩擦界面... 

【文章頁(yè)數(shù)】：116 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 慣性摩擦焊接原理及工藝特點(diǎn)
        1.2.1 慣性摩擦焊接原理
        1.2.2 慣性摩擦焊的工藝特點(diǎn)
    1.3 慣性摩擦焊接工藝研究現(xiàn)狀
    1.4 慣性摩擦焊接過(guò)程熱力耦合數(shù)值模擬
    1.5 唯象法微觀組織數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.6 主要研究?jī)?nèi)容
第二章 鎳基高溫合金慣性摩擦焊接工藝試驗(yàn)
    2.1 慣性摩擦焊接試驗(yàn)材料、設(shè)備與方法
        2.1.1 慣性摩擦焊接試驗(yàn)材料
        2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備
        2.1.3 試驗(yàn)方法
    2.2 慣性摩擦焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)
        2.2.1 鎳基高溫合金GH4169紅外標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
        2.2.2 慣性摩擦焊接過(guò)程飛邊形成及溫度監(jiān)測(cè)
        2.2.3 慣性摩擦焊接過(guò)程飛輪轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)
    2.3 慣性摩擦焊接過(guò)程物理參量的計(jì)算
        2.3.1 慣性摩擦焊接設(shè)備固有阻力矩的計(jì)算
        2.3.2 慣性摩擦焊接過(guò)程能量轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算
        2.3.3 慣性摩擦焊過(guò)程界面摩擦系數(shù)的計(jì)算
    2.4 慣性摩擦焊接頭組織與力學(xué)性能分析
        2.4.1 慣性摩擦焊接頭組織
        2.4.2 慣性摩擦焊接頭力學(xué)性能分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 慣性摩擦焊接熱力耦合過(guò)程數(shù)值建模
    3.1 慣性摩擦焊接過(guò)程的物理描述
    3.2 簡(jiǎn)化條件
    3.3 慣性摩擦焊接過(guò)程的模型建立
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型
        3.3.2 材料模型
        3.3.3 幾何模型與網(wǎng)格劃分
        3.3.4 邊界約束條件
    3.4 模型驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 慣性摩擦焊接熱力耦合過(guò)程數(shù)值分析
    4.1 慣性摩擦焊接熱過(guò)程分析
        4.1.1 慣性摩擦焊接熱過(guò)程特點(diǎn)
        4.1.2 摩擦界面處熱流密度演變規(guī)律
        4.1.3 摩擦界面溫度場(chǎng)演變規(guī)律
    4.2 慣性摩擦焊接過(guò)程軸向應(yīng)力場(chǎng)演變分析
    4.3 慣性摩擦焊接過(guò)程應(yīng)變場(chǎng)演變分析
    4.4 工藝參數(shù)對(duì)慣性摩擦焊接過(guò)程的影響
        4.4.1 摩擦壓力對(duì)慣性摩擦焊接過(guò)程的影響
        4.4.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)于慣性摩擦焊接過(guò)程的影響
        4.4.3 初始轉(zhuǎn)速對(duì)于慣性摩擦焊接過(guò)程的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變數(shù)值模擬
    5.1 慣性摩擦焊接動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演變數(shù)值建模及驗(yàn)證
        5.1.1 慣性摩擦焊接動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演變數(shù)值建模
        5.1.2 慣性摩擦焊接動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演變模型的驗(yàn)證
    5.2 慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶演變數(shù)值模擬結(jié)果分析
        5.2.1 慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)演變行為
        5.2.2 慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸演變行為
    5.3 工藝參數(shù)對(duì)慣性摩擦焊接過(guò)程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變的影響
        5.3.1 摩擦壓力對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變的影響
        5.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變的影響
        5.3.3 初始轉(zhuǎn)速對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3671848