高溫合金是航空、航天和核工業(yè)中重要的結(jié)構(gòu)材料,以其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,被廣泛用于制造航空發(fā)動機的各類部件。高溫合金螺栓類緊固件成形主要分為兩部分:螺栓頭部的熱鐓成形和螺紋部分的滾壓加工。熱鐓成形是指將坯料加熱到一定溫度,然后再進行鐓鍛的一種加工方式。緊固件經(jīng)熱鐓成形后,力學(xué)性能優(yōu)異,金屬流線完整且沿產(chǎn)品外形分布,綜合性能好,疲勞強度高。GH738合金屬于典型的難變形高溫合金,合金的機械性能對加工工藝非常敏感。加工過程若控制不得當(dāng),會產(chǎn)生混晶和粗晶,影響合金產(chǎn)品的疲勞性能、使用周期、缺口敏感性和沖擊韌性等。因此,GH738合金熱變形過程的參數(shù)制定和相關(guān)組織性能的控制一直是研究的重點和熱點。加熱過程中,晶粒組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生長大或變粗,影響后續(xù)熱變形的性能控制。因此,熱變形和加熱過程的晶粒度必須嚴(yán)格合理地控制,這也是制定一個GH738合金熱變形工藝的關(guān)鍵。本課題進行了GH738合金在溫度為1000～1160℃,應(yīng)變速率為0.01～10s-1范圍內(nèi)的熱壓縮模擬試驗,闡明了工藝參數(shù)對流變應(yīng)力的影響規(guī)律,通過引入加工硬化指數(shù),建立動態(tài)再結(jié)晶臨界發(fā)生模型。揭示了應(yīng)變速率（?（5））和溫度（T）對力學(xué)特... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空發(fā)動機用高溫合金材料發(fā)展趨勢[9]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-圖1-2動態(tài)回復(fù)型與再結(jié)晶型應(yīng)力曲線[14]動態(tài)回復(fù)型曲線一般分為：微應(yīng)變、均勻變形和穩(wěn)態(tài)流變?nèi)齻�過程[15]。在第一階段，隨應(yīng)變量的微小增加，應(yīng)力在短時間內(nèi)迅速增大，顯著的加工硬化現(xiàn)象開始出現(xiàn)。其主要原因為，塑性變形的發(fā)生增大了組織內(nèi)的位錯密度，位錯運動相互干涉，限制其運動從而引起的變形抗力增加。第二階段，金屬塑性變形程度逐漸均勻，曲線斜率持續(xù)減小，動態(tài)回復(fù)開始發(fā)生，軟化效應(yīng)逐漸增強，加工硬化殘余的部分應(yīng)力被抵消。第三階段，曲線斜率趨于水平，應(yīng)變繼續(xù)增加帶來的加工硬化與動態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化達(dá)到相對平衡，流動應(yīng)力停止增大。動態(tài)再結(jié)晶型曲線包括三部分，動態(tài)回復(fù)、動態(tài)再結(jié)晶和穩(wěn)態(tài)變形階段[16]。第一階段曲線斜率先增大，而后緩慢減小，與動態(tài)回復(fù)型曲線大體一致，第一部分的曲線變化加工硬化仍然占主導(dǎo)地位。不同的是，動態(tài)回復(fù)在此階段已經(jīng)發(fā)生，并導(dǎo)致軟化作用的不斷增強。在第二階段，曲線先增加后下降，隨著應(yīng)變的不斷增大，當(dāng)達(dá)到臨界應(yīng)變值(c，動態(tài)再結(jié)晶開始發(fā)生[17]。動態(tài)再結(jié)晶導(dǎo)致的軟化作用逐漸增強，直至超過變形導(dǎo)致的加工硬化作用。在第三階段中，動態(tài)再結(jié)晶已基本完成，新晶粒開始形核、長大，加工硬化作用加劇，與流動應(yīng)力軟化作用相對平衡，曲線又恢復(fù)平穩(wěn)。1.4.2流動應(yīng)力軟化現(xiàn)象研究國內(nèi)外學(xué)者也普遍對流動應(yīng)力軟化現(xiàn)象展開了分析。加拿大的Poliakt[18]等人最早引入加工硬化率()的指標(biāo)，分析305奧氏體不銹鋼的高溫塑性變形動力學(xué)理論，研究表明，當(dāng)儲存能達(dá)到臨界值并且耗散效率最小時，動態(tài)再結(jié)晶才能發(fā)生。宋鴻武等人[19]對鈦合金兩相變形區(qū)高溫變形進行分析，發(fā)現(xiàn)霍爾佩奇效應(yīng)減

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-1.6有限元法在螺栓熱鐓模擬中的應(yīng)用1.6.1有限元法隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計與制造被越來越多的應(yīng)用在工程領(lǐng)域中。其中，有限元法是一種常用的計算機數(shù)值模擬方法。有限元法的基本原理是將目標(biāo)問題的數(shù)學(xué)表達(dá)離散化，將整個系統(tǒng)分解，得到若干易于統(tǒng)計的單元，然后用這些單元重構(gòu)系統(tǒng)，以研究系統(tǒng)的變化和性能[31]。有限元法一般分為剛塑性和彈塑性有限元法。剛塑性有限元法適合計算大變形量問題，基于變分原理思想，遵循體積不變原則，不把材料塑性變形時的彈性畸變考慮在內(nèi)。彈塑性有限元法分為小變形彈塑性有限元法和大變形彈塑性有限元法，根據(jù)研究對象的不同，小變形彈塑性有限元法用小變形量計算大變形問題，大變形彈塑性有限元法用拉格朗日乘子法求解。彈塑性有限元法求解節(jié)點位移增量的理論基礎(chǔ)分別為，材料彈性變形區(qū)的胡克定律，以及塑性變形區(qū)的米塞斯屈服準(zhǔn)則[32]。目前已開發(fā)出許多功能完備，特點各異的有限元模擬軟件，可以用于研究塑性加工過程。其中，DEFORM-3D軟件是一款功能強大的金屬變形流動模擬軟件。如圖1-3為工程實際問題中的有限元分析法求解步驟。圖1-3工程實際問題中的有限元分析法求解步驟問題及求解域的定義：第一步根據(jù)實際工程問題對求解域的物理性質(zhì)和集合區(qū)域進行近似定義。求解域離散化：第二步將已定義的求解域劃分為有限單元不同大小和形狀且彼此相連的離散域，常稱為有限元單元網(wǎng)格劃分。計算結(jié)果的精確度與網(wǎng)格劃分的精細(xì)程度相關(guān)，網(wǎng)格劃分越精細(xì)求解結(jié)果越精確，相應(yīng)地計算時間越長。狀態(tài)變量和控制方法的確定：第三步將問題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程轉(zhuǎn)化為泛函形式，以便于有限元的求解。


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