鎳基金屬間化合物IC10合金的變形機(jī)理及本構(gòu)模型研究

發(fā)布時間：2017-07-07 21:21

本文關(guān)鍵詞：鎳基金屬間化合物IC10合金的變形機(jī)理及本構(gòu)模型研究

【摘要】：IC10合金是Ni_3Al基高溫合金之一,因其高溫力學(xué)性能優(yōu)異而被用于航空發(fā)動機(jī)熱端部件。本文對IC10合金在不同溫度下開展率控制拉伸試驗,并運(yùn)用透射電子顯微鏡(TEM)對其進(jìn)行微細(xì)觀觀測研究,分析位錯類型、密度的變化規(guī)律,進(jìn)而分析其變形機(jī)理,并建立位錯密度與應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系,將其運(yùn)用到本構(gòu)模型當(dāng)中,通過數(shù)值仿真驗證其準(zhǔn)確性。本文的研究工作和得到的主要結(jié)論如下:(1)對IC10合金開展了宏細(xì)觀力學(xué)性能試驗。分別在700℃和900℃下開展了應(yīng)變率為10-4/s的率控制拉伸試驗研究,并對不同應(yīng)變量下的試件開展了TEM觀測研究。結(jié)果表明:700℃下IC10合金以應(yīng)變硬化為主,有大量平行的1/2[110]長直螺位錯,隨著應(yīng)變增大,也觀察到了其他類型的螺位錯和刃位錯。而900℃下IC10合金表現(xiàn)為應(yīng)變初期的應(yīng)變硬化及隨后的應(yīng)變軟化現(xiàn)象,TEM觀察到由兩組交叉的平行刃位錯構(gòu)成的位錯墻結(jié)構(gòu)。(2)對IC10合金的變形機(jī)理和位錯密度隨應(yīng)變的演化規(guī)律展開了分析研究。結(jié)果表明:在700℃整個變形過程中位錯密度不斷增加,最后趨于飽和,此外還有位錯胞、層錯、位錯環(huán)和K-W鎖等結(jié)構(gòu)。900℃下的位錯密度先增加后減少最后趨于穩(wěn)定,發(fā)現(xiàn)有許多亞晶結(jié)構(gòu)及亞晶合并現(xiàn)象,胞壁內(nèi)塞積的位錯重排并吸收新的位錯從而形成亞晶界。(3)運(yùn)用所建立的位錯密度與應(yīng)變之間的函數(shù)關(guān)系,改進(jìn)了一種率相關(guān)本構(gòu)理論模型,并開展了數(shù)值模擬技術(shù)研究。600℃和700℃下的算例結(jié)果與試驗值基本符合,平均誤差為3%。
【關(guān)鍵詞】：位錯密度 本構(gòu)模型 變形機(jī)理 力學(xué)特性 IC10合金
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V231.9;V252
【目錄】：

摘要4-5
ABSTRACT5-13
第一章緒論13-29
1.1 研究目的和意義13-14
1.1.1 選題背景13
1.1.2 選題意義13-14
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-27
1.2.1 Ni_3Al基合金的晶體結(jié)構(gòu)及力學(xué)特性14-15
1.2.2 變形機(jī)理的研究15-18
1.2.3 位錯密度在本構(gòu)模型中的應(yīng)用及變化特點(diǎn)18-23
1.2.4 位錯密度測量方法及其應(yīng)用23-27
1.3 目前存在的問題27
1.4 本文主要內(nèi)容27-29
第二章率控制拉伸試驗及TEM觀測試驗研究29-50
2.1 引言29
2.2 率控制拉伸試驗29-33
2.2.1 試件材料29
2.2.2 試件設(shè)計29-30
2.2.3 率控制拉伸試驗過程30-31
2.2.4 試驗結(jié)果分析31-33
2.3 TEM試驗33-49
2.3.1 TEM衍射試驗原理34
2.3.2 試驗樣品制備34-35
2.3.3 試驗觀測內(nèi)容35-42
2.3.4 TEM觀測試驗結(jié)果分析42-49
2.4 本章小結(jié)49-50
第三章 IC10合金的變形機(jī)理及位錯密度演化規(guī)律研究50-67
3.1 引言50
3.2 位錯的相關(guān)概念50-53
3.2.1 刃位錯和螺位錯的特點(diǎn)50-51
3.2.2 全位錯和超位錯51
3.2.3 反相疇界、層錯51-53
3.3 700℃變形機(jī)理53-60
3.3.1 位錯密度計算及分析53-55
3.3.2 700℃下IC10合金的變形機(jī)理研究55-60
3.4 900℃變形機(jī)理60-65
3.4.1 位錯密度計算及分析60-62
3.4.2 900℃下IC10合金的變形機(jī)理研究62-65
3.5 本章小結(jié)65-67
第四章本構(gòu)模型及數(shù)值模擬技術(shù)研究67-84
4.1 引言67
4.2 微觀本構(gòu)模型建立67-73
4.3 數(shù)值模擬研究73-76
4.4 用戶材料子程序76-77
4.5 算例分析77-82
4.5.1 有限元模型77-78
4.5.2 結(jié)果與分析78-82
4.6 本章小結(jié)82-84
第五章總結(jié)與展望84-86
5.1 總結(jié)84-85
5.2 展望85-86
參考文獻(xiàn)86-89
致謝89-90
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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本文編號：531888

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