本文關(guān)鍵詞：高Nb-TiAl合金葉片等溫模鍛技術(shù)基礎(chǔ)研究

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【摘要】：因?yàn)楦逳b-Ti Al合金本征脆性、熱加工變形能力差、熱加工窗口很窄,難以進(jìn)行熱機(jī)械加工,要進(jìn)行高Nb-Ti Al合金葉片等溫模鍛,需要了解高Nb-Ti Al合金材料高溫流變行為、微觀組織演變規(guī)律、熱機(jī)械加工后受力和變形量分布情況。本文對高Nb-Ti Al合金鍛造葉片進(jìn)行詳細(xì)的高溫變形行為研究,分析顯微組織和成形性能。通過熱模擬試驗(yàn)和ABAQUS動態(tài)-顯式有限元模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法,分析900℃~1000℃變形溫度,0.005s-1~0.05s-1應(yīng)變速率,15%~50%變形量,不同坯料形狀條件下高Nb-Ti Al合金材料流變行為、加工硬化、軟化行為、微觀組織演變規(guī)律,繪制出鍛態(tài)高Nb-Ti Al合金的熱加工圖。在高Nb-Ti Al合金熱加工圖中功率耗散效率η值在高溫或低溫的高應(yīng)變速率區(qū)較低,加工行為處于失穩(wěn)區(qū)域。高Nb-Ti Al合金流變失穩(wěn)區(qū)分布在低變形溫度和高應(yīng)變速率區(qū)域,溫度940℃的中、低應(yīng)變速率區(qū),熱加工處于安全區(qū)。伴隨變形量的增加,流變失穩(wěn)區(qū)逐步向高變形溫度和低應(yīng)變速率蔓延。高Nb-Ti Al合金微觀組織受變形量、變形溫度、應(yīng)變速率影響明顯。高變形溫度和低應(yīng)變速率可以減小材料的變形抗力,有效提高高Nb-Ti Al合金熱加工性。具備合適變形量且匹配度較高的坯料形狀可以提高材料等溫模鍛成形充型能力,削弱材料因變形不均產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。得出的最合適的參數(shù)組合為:A型坯料,變形溫度950℃、應(yīng)變速率0.01s-1、變形量35%。采用得出的最佳鍛造工藝進(jìn)行高Nb-Ti Al合金葉片等溫模鍛試驗(yàn)。鍛造得到的葉片形狀尺寸完整,沒有宏觀缺陷,飛邊溢出均勻,高Nb-Ti Al合金葉片鍛件變形量較大的區(qū)域?yàn)橐绯龅娘w邊區(qū)域和葉身與榫頭連接處,應(yīng)力分布與應(yīng)變分布基本一致。葉片心部組織α2相的含量為12.3%,γ相的含量為83.5%,β/B2相的含量4.1%,γ相、α2相分布均勻,組織細(xì)小,片層厚度因等溫模鍛明顯減小,平均晶粒尺寸下降,小角度晶界占比有所增加。葉片飛邊處組織與心部組織不同,飛邊處的晶粒無論是層片晶還是等軸晶都被壓扁沿著流動方向拉長,流線方向基本一致,葉片飛邊處存在10%左右的1μm以下的細(xì)小晶粒,葉片心部組織流線不及飛邊處明顯。
【關(guān)鍵詞】：等溫模鍛 高Nb-TiAl合金 熱加工圖 模擬 組織演變
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG316
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 課題來源及研究背景和意義10-12
• 1.2 TiAl合金12-17
• 1.2.1 TiAl合金的發(fā)展12-13
• 1.2.2 相圖與晶體結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.3 TiAl合金的顯微組織15-17
• 1.3 高Nb-TiAl合金17-19
• 1.3.1 高Nb-TiAl合金性能17-18
• 1.3.2 高Nb-TiAl合金研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 TiAl合金高溫變形行為19-20
• 1.4.1 TiAl合金高溫塑性變形機(jī)理19
• 1.4.2 TiAl合金高溫變形力學(xué)行為19-20
• 1.5 TiAl合金的熱加工技術(shù)20-23
• 1.5.1 TiAl熱加工工藝20-22
• 1.5.2 TiAl葉片鍛造成形22-23
• 1.6 熱加工圖理論23
• 1.7 數(shù)值模擬在熱加工領(lǐng)域的應(yīng)用23-25
• 1.7.1 數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.7.2 有限元在TiAl合金葉片成形中的應(yīng)用24-25
• 1.8 課題主要研究內(nèi)容25-26
• 第2章 試驗(yàn)材料的制備及試驗(yàn)方法26-30
• 2.1 葉片等溫模鍛材料的制備26-28
• 2.1.1 合金熔煉26
• 2.1.2 熱等靜壓及熱處理26
• 2.1.3 包套鍛造26-27
• 2.1.4 等溫模鍛葉片坯料的制備27
• 2.1.5 等溫鍛模具的設(shè)計(jì)與制備27-28
• 2.2 試驗(yàn)方法28-30
• 2.2.1 熱物理模擬試驗(yàn)28-29
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡29
• 2.2.3 電子背散射衍射29
• 2.2.4 動態(tài)-顯式有限元模擬試驗(yàn)29
• 2.2.5 葉片等溫模鍛29-30
• 第3章 高Nb-TiAl合金熱模擬試驗(yàn)結(jié)果與分析30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 高Nb-TiAl合金高溫變形規(guī)律研究30-35
• 3.2.1 熱物理模擬試驗(yàn)31
• 3.2.2 試驗(yàn)方案與宏觀形貌分析31-33
• 3.2.3 高Nb-TiAl合金高溫變形力學(xué)研究33-35
• 3.3 高Nb-TiAl合金高溫變形組織演變35-43
• 3.3.1 高Nb-TiAl合金高溫變形顯微組織研究35-38
• 3.3.2 變形量對變形組織形貌的影響38-40
• 3.3.3 應(yīng)變速率對變形組織形貌的影響40-42
• 3.3.4 變形溫度對變形組織形貌的影響42-43
• 3.4 高Nb-TiAl合金的熱加工圖的建立43-44
• 3.5 高Nb-TiAl合金組織的EBSD結(jié)果分析44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 高Nb-TiAl合金葉片等溫模鍛有限元模擬47-70
• 4.1 引言47
• 4.2 有限元前處理47-52
• 4.2.1 幾何模型和裝配模型47-49
• 4.2.2 材料屬性與載荷49-51
• 4.2.3 有限元網(wǎng)格劃分51-52
• 4.3 高Nb-TiAl合金葉片等溫模鍛過程模擬分析52-61
• 4.3.1 等效應(yīng)變場分析54-58
• 4.3.2 等效應(yīng)力場分析58-61
• 4.4 等溫模鍛工藝變參有限元結(jié)果分析61-68
• 4.4.1 不同坯料形狀的等溫模鍛有限元結(jié)果分析61-64
• 4.4.2 不同應(yīng)變速率的等溫模鍛有限元結(jié)果分析64-66
• 4.4.3 不同變形溫度的等溫模鍛有限元結(jié)果分析66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第5章 高Nb-TiAl合金葉片等溫模鍛研究70-79
• 5.1 引言70
• 5.2 高Nb-TiAl合金葉片等溫模鍛過程70-71
• 5.2.1 葉片的設(shè)計(jì)與制備70-71
• 5.2.2 模具的設(shè)計(jì)和制備71
• 5.2.3 等溫模鍛流程71
• 5.3 葉片等溫模鍛結(jié)果與分析71-78
• 5.3.1 宏觀分析71-73
• 5.3.2 微觀分析73-74
• 5.3.3 葉片組織分區(qū)域分析74-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-80
• 參考文獻(xiàn)80-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 趙萬生,詹涵菁,王剛;渦輪葉盤加工技術(shù)[J];航空精密制造技術(shù);2000年05期

2 孔祥鑫,徐可君;航空發(fā)動機(jī)葉片的腐蝕與防護(hù)[J];航空科學(xué)技術(shù);1997年02期

3 熊愛明,薛善坤,李曉麗,李淼泉,朱自強(qiáng);葉片鍛造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2001年06期

4 孔凡濤,陳玉勇,田競,陳子勇,韓杰才;釔對Ti-43Al-9V合金組織性能的影響[J];稀有金屬;2004年01期

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本文編號：947839