【摘要】：超大型與復雜型高溫合金構(gòu)件需求量的增加,節(jié)能減排政策與環(huán)境法規(guī)壓力的施加,對高溫合金生產(chǎn)流程中每個環(huán)節(jié)的經(jīng)濟性與質(zhì)量可靠性都提出更加嚴苛的要求。均勻化與開坯工藝作為生產(chǎn)流程中“承上啟下”的環(huán)節(jié),但由于研究與生產(chǎn)經(jīng)驗不足,導致均勻化高耗能與開坯低成材率問題凸顯。因此,研究均勻化與開坯過程中組織演變規(guī)律以及兩者關聯(lián)性,探究均勻化開坯控制原則與優(yōu)化工藝,對均勻化開坯工藝經(jīng)濟性與可靠性的提高,乃至高溫合金構(gòu)件質(zhì)量與經(jīng)濟性的提高具有重要理論與工程指導意義。首先系統(tǒng)研究了不同合金、鑄錠尺寸、偏析元素與熔煉澆注工藝對偏析行為的影響。提出了元素偏析度概念K'= K｜△C｜,當K'較大時,組織偏析嚴重,且偏析相多,可考慮二段式均勻化制度;當K'較小時,組織偏析較輕,無偏析相,可考慮一段式均勻化制度。進而研究不同合金在均勻化不同階段偏析與組織的演變規(guī)律,前期的快速下降區(qū),殘余偏析系數(shù)下降快,但尚存枝晶偏析,后期的平穩(wěn)區(qū)雖枝晶偏析基本消除,但晶粒尺寸與氧化層快速增長。依此提出了均勻化控制原則:平穩(wěn)區(qū)前階段應為均勻化優(yōu)選范圍,均勻化時間不宜過短,下限為保證組織偏析消除,上限為應避免晶粒尺寸與氧化層快速增長,均勻化時間不可過長。同時系統(tǒng)闡述了均勻化程度對動態(tài)再結(jié)晶及變形抗力的影響規(guī)律,關聯(lián)分析均勻化過程組織演變與熱變形行為的互影響關系,提出均勻化開坯控制原則:平穩(wěn)區(qū)前階段為同時兼顧均勻化偏析與組織、熱變形組織與性能的最優(yōu)選范圍,此時高溫塑性高,變形抗力低,再結(jié)晶程度高。進而揭示了開坯鍛棒均勻細晶組織熱變形后仍保持均勻細晶的熱變形機制,從而進一步說明了均勻化開坯工藝優(yōu)化得到最終均勻細晶鍛棒對后續(xù)熱鍛環(huán)節(jié)的重要性。進一步通過建立開坯過程中開裂預測模型和再結(jié)晶模型并經(jīng)雙錐實驗驗證其準確性,引入開裂系數(shù)P,耦合有限元計算,定量預測不同熱加工參數(shù)對開裂傾向、開裂位置、再結(jié)晶體積分數(shù)及再結(jié)晶晶粒尺寸的影響規(guī)律�？商峁└鼮楹侠淼拈_坯工藝制定依據(jù),進而提高開坯可靠性�；趯μ岣咴俳Y(jié)晶形核控制晶粒尺寸和縮短枝晶間距加快元素擴散的系統(tǒng)研究。提出了經(jīng)濟型均勻化開坯工藝,將優(yōu)選范圍前移至慢速下降區(qū)末段與平穩(wěn)區(qū)前段,可顯著縮短均勻化時間。同時提出了預變形均勻化開坯工藝,小變形量預變形縮短枝晶間距促進元素擴散和動態(tài)再結(jié)晶,可大幅度縮短均勻化時間。從而為建立經(jīng)濟可靠的均勻化開坯工藝提供理論和實驗依據(jù)。總之,本文通過大量實驗,分析了合金鑄錠偏析行為、均勻化過程中材料特征演變規(guī)律以及均勻化程度對熱變形行為的影響。在討論分析工藝間關聯(lián)性基礎上,建立了開坯開裂預測模型和再結(jié)晶模型,提出了均勻化開坯的優(yōu)化控制原則,為完善高溫合金鑄錠的均勻化開坯評價體系提供了實驗和理論依據(jù)。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG24
【圖文】：

產(chǎn)品長流程生產(chǎn)過程的整體系統(tǒng)性與局部深入性研究則與先進國家有逡逑很大的差距，直接導致產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與經(jīng)濟性方面競爭不足。從典型變形逡逑高溫合金部件的生產(chǎn)流程來看，如圖１－〗所示，處于“下游”的熱加工和熱逡逑處理環(huán)節(jié)的研究較為集中并有很好的研究積累，處于“上游”的冶煉則因國逡逑內(nèi)近幾年進口了先進的冶煉設備，且生產(chǎn)企業(yè)的極為重視而大有進步。逡逑■孀邋ａｕａｊＨ逡逑■ｃｒｗＭ邐［ｇｙＭＭ邋．逡逑圖１－１典型離n轄鴆考鞒體義舷嚳�，处于“中上游′^木然肟骰方詰難芯糠淺１∪�，国闹G踔鈴義廈揮型暾睦礪壑傅繼逑島禿俠淼吶芯蕁ＭǔＷ齜ɑ舊隙際瞧窘杈槿≈擔義顯誆煌露群褪奔潿謂芯然笛�，再配覄蛉杨欟实验以判稄B恐趾轄鵓義顯然肟鞴ひ詹問�。甚旨Z紗嚶杏門岳嗪轄鸞芯榕卸先≈擔餛簀義弦翟虬閹魑際躉懿揮韞跡磽�，相关文蠆yǖ酪埠萇�。表１－？囍C鰣義狹宋南錐砸恍┖轄鵓然氖笛榻峁

本文編號：2716649