本文關(guān)鍵詞：奧氏體耐熱鋼變形機制三維映射關(guān)系構(gòu)建及電鐓關(guān)鍵參數(shù)非線性加載路徑設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 奧氏體耐熱鋼 加工圖 動態(tài)再結(jié)晶 晶粒尺寸 有限元模擬

【摘要】：本文通過在Gleeble-1500熱模擬試驗機上進行的等溫熱壓縮試驗,獲得該合金的高溫流變應(yīng)力曲線,研究了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼的高溫變形行為特點。通過獲得的試驗數(shù)據(jù)計算出應(yīng)變速率敏感系數(shù)(m)、功率耗散因子(η)和失穩(wěn)系數(shù)(ζ),并繪制了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼的三維功率耗散圖、三維失穩(wěn)圖以及加工圖,結(jié)合對微觀組織的分析,獲得該合金發(fā)生穩(wěn)健變形的溫度及應(yīng)變速率工藝參數(shù)范圍,最后建立了該合金的三維變形機制圖。根據(jù)識別出來的細晶變形區(qū)域初步建立電鐓工藝的電流-速度非線性加載模式,并通過再結(jié)晶體積分數(shù)、晶粒尺寸和電鐓外形等指標對速度-電流非線性加載模式進一步優(yōu)化,獲得最優(yōu)非線性電流-速度加載方案。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:①在變形溫度為1203~1403 K、應(yīng)變速率為0.01~10 s-1條件下對3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼進行熱壓縮試驗,并獲得了設(shè)定條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。分析得出,由動態(tài)回復(fù)為主要軟化機制的應(yīng)變應(yīng)變曲線隨著應(yīng)變的增加先呈現(xiàn)出迅速增長的趨勢,達到峰值后逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài);而由動態(tài)再結(jié)晶為主要軟化機制的應(yīng)變應(yīng)變曲線隨著應(yīng)變的增加先呈現(xiàn)出迅速增長的趨勢,達到峰值后出現(xiàn)一定程度的下降,之后再趨于穩(wěn)態(tài)。②根據(jù)熱壓縮試驗獲得的真應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù),基于動態(tài)材料模型為基礎(chǔ)的加工圖理論,繪制出三維功率耗散圖、三維失穩(wěn)圖、三維加工圖以及三維變形機制圖,并識別出3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼的加工安全區(qū)以及各變形機制。對加工圖進行分析,確定3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼發(fā)生穩(wěn)健變形的溫度區(qū)間在1333~1403 K,應(yīng)變速率區(qū)間在0.01~0.66 s-1。③利用Fortran軟件開發(fā)了3Cr20Ni10W2奧氏體耐熱鋼的再結(jié)晶和晶粒尺寸子程序。通過熱壓縮數(shù)值模擬以及金相結(jié)果,驗證了該子程序的可靠性。④基于非線性有限元軟件Marc建立了電鐓的數(shù)值模型,并且結(jié)合三維加工圖識別出的最佳變形應(yīng)變速率范圍,對電鐓工藝進行了一系列非線性電流-速度條件下的數(shù)值模擬。通過分析不同加載條件下的模擬結(jié)果,可知:隨著加載電流的減小,坯料溫度降低,再結(jié)晶體積分數(shù)稍稍升高,晶粒尺寸呈減小趨勢;隨著后退速度的減小,溫度、再結(jié)晶體積分數(shù)和晶粒尺寸均會有所降低。⑤綜合考慮電鐓制件成形的晶粒尺寸還有再結(jié)晶體積分數(shù)以及輪廓外形,選擇出最優(yōu)的非線性電流-速度加載方案,為實際氣門電鐓生產(chǎn)提供了理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：奧氏體耐熱鋼 加工圖 動態(tài)再結(jié)晶 晶粒尺寸 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.25
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 電鐓成形及工藝參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 流變行為研究方法及現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 穩(wěn)健動態(tài)再結(jié)晶型變形機制識別方法及現(xiàn)狀14-16
• 1.2.4 再結(jié)晶與晶粒尺寸模擬的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容及意義17-19
• 1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容17-19
• 1.3.2 課題研究的意義19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 2 奧氏體耐熱鋼熱壓縮實驗研究21-25
• 2.1 實驗材料及方法21
• 2.1.1 實驗材料21
• 2.1.2 實驗方法21
• 2.2 熱模擬物理壓縮實驗21-23
• 2.2.1 壓縮試樣制備21
• 2.2.2 實驗設(shè)備21-22
• 2.2.3 實驗工藝流程22
• 2.2.4 實驗結(jié)果及分析22-23
• 2.3 金相實驗23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 奧氏體耐熱鋼的可加工性能研究25-39
• 3.1 加工圖的構(gòu)建原理25-27
• 3.2 三維加工圖的建立27-36
• 3.2.1 奧氏體耐熱鋼三維應(yīng)力應(yīng)變圖的建立29-30
• 3.2.2 奧氏體耐熱鋼三維應(yīng)變速率敏感系數(shù)圖的建立30-31
• 3.2.3 奧氏體耐熱鋼三維功率耗散圖的建立31-32
• 3.2.4 奧氏體耐熱鋼三維流變失穩(wěn)圖的建立32-33
• 3.2.5 奧氏體耐熱鋼加工圖的建立33-36
• 3.3 奧氏體耐熱鋼三維變形機制圖的建立36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 4 奧氏體耐熱鋼熱壓縮的微觀組織模擬39-57
• 4.1 剛塑性有限元基本理論39-40
• 4.1.1 基本原理39
• 4.1.2 MSC.Marc軟件39-40
• 4.2 有限元模型的建立40-41
• 4.3 邊界條件及工藝參數(shù)41
• 4.4 模擬結(jié)果分析41-48
• 4.4.1 動態(tài)再結(jié)晶分數(shù)模擬41-45
• 4.4.2 晶粒尺寸模擬45-48
• 4.5 金相驗證48-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 5 奧氏體耐熱鋼電鐓工藝中非線性加載路徑設(shè)計57-69
• 5.1 有限元模型的建立57-59
• 5.1.1 幾何模型57
• 5.1.2 接觸條件57-58
• 5.1.3 邊界條件58-59
• 5.2 非線性加載路徑初步設(shè)定59-61
• 5.2.1 非線性加載電流59-60
• 5.2.2 非線性加載后退速度60-61
• 5.3 模擬結(jié)果分析61-65
• 5.3.1 溫度模擬分析61-62
• 5.3.2 等效應(yīng)變速率場模擬分析62-63
• 5.3.3 晶粒尺寸分布模擬分析63-64
• 5.3.4 再結(jié)晶體積分數(shù)模擬分析64-65
• 5.4 最優(yōu)非線性加載路徑的確定65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 6 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-79
• 附錄79-83
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄79
• B. 發(fā)明專利79
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間參與科研項目及成果目錄79-80
• D. 三維功率耗散圖構(gòu)建程序代碼80-83

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本文編號：659672