GH4698鎳基高溫合金熱變形過程組織模擬研究

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1、碩士學(xué)位論文GH4698鎳基高溫合金熱變形過程組織模擬研究RESEARCHONMICROSTRUCTURESIMULATIONOFHOTDEFORMATIONOFGH4698NICKEL-BASEDSUPERALLOY陳林俊哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TG146學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：621.8密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文GH4698鎳基高溫合金熱變形過程組織模擬研究碩士研究生：陳林俊導(dǎo)師：張鵬教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料加工工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈

2、爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TG146U.D.C:621.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICROSTRUCTURESIMULATIONOFHOTDEFORMATIONOFGH4698NICKEL-BASEDSUPERALLOYCandidate:CHENLinjunSupervisor:Prof.ZhangPengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:Mater

3、ialProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著航空航天等高端制造業(yè)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的要求越來越苛刻，不僅要“成形”還要“控性”。GH4698鎳基高溫合金由于卓越的機械性能和使用性能，在航空航天等高端制造業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，例如用來制造

4、導(dǎo)向葉片、渦輪葉片等。然而此合金的合金化程度比較高、變形困難以及航空零件幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變形極不均勻，在成形過程中實現(xiàn)“成形”和“控性”是個很難攻克的問題。因此，研究GH4698鎳基高溫合金的熱變形行為和微觀組織演化規(guī)律，對提高航空產(chǎn)品的機械性能和使用性能具有重大的指導(dǎo)意義。本文基于位錯密度模型和再結(jié)晶動力學(xué)模型，并以GH4698鎳基高溫合金是否發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶為節(jié)點，建立了包含加工硬化-動態(tài)回復(fù)階段和動態(tài)再結(jié)晶階段的一個兩段式本構(gòu)模型，并對建立的本構(gòu)模型進(jìn)行誤差分析，結(jié)果相關(guān)系數(shù)(R)是0.986，絕對平均誤差(AARE)僅有4

5、.5%，表明所建立的兩段式本構(gòu)模型有較好的預(yù)測精度，可以用來表征GH4698鎳基高溫合金在不同熱變形條件下的力學(xué)行為。并研究熱變形過程此合金的微觀組織演變行為，揭示此合金的變形工藝參數(shù)與微觀組織演變之間的關(guān)系，建立動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型和再結(jié)晶晶粒尺寸模型。在有限元的基礎(chǔ)上，嵌入建立的本構(gòu)模型和微觀組織演變模型，搭建此合金熱-力-微觀組織耦合數(shù)值模擬平臺，并預(yù)測此合金熱塑性變形過程中的微觀組織演變規(guī)律，揭示變形溫度和應(yīng)變速率對再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)、再結(jié)晶晶粒尺寸、平均晶粒尺寸的影響機理。并通過對比熱壓縮動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸實驗值與模擬值

6、，發(fā)現(xiàn)實驗值與模擬值具有較好的相關(guān)性，誤差都分布在±15%誤差線內(nèi)，表明采用數(shù)值模擬這種方法進(jìn)行微觀組織演變模擬的可行性，為新產(chǎn)品的工藝開發(fā)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。基于元胞自動機法來研究熱壓縮過程動態(tài)再結(jié)晶組織演變規(guī)律，研究變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變對動態(tài)再結(jié)晶組織演變的影響，結(jié)果表明晶粒尺寸大于80μm的晶粒百分比隨著應(yīng)變的增加逐漸減小，隨著變形溫度的升高而逐漸減小，隨著應(yīng)變速率的增加而逐漸增加；晶粒尺寸小于20μm的晶粒百分比隨著變形溫度的升高而逐漸減小，隨著應(yīng)變速率的增加而逐漸增加；晶粒尺寸在20~80μm區(qū)間的晶粒百分比隨著

7、變形溫度的升高而逐漸增加，隨著應(yīng)變速率的增加而逐漸減小。通過元胞自動機模擬揭示工藝參數(shù)與晶粒演變之間的關(guān)系，對提高產(chǎn)品機械性能有重要的作用。關(guān)鍵字：鎳基高溫合金；本構(gòu)模型；熱壓縮；組織模擬；元胞自動機-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofhigh-endmanufacturingindustriessuchasaerospace,thedemandformechanicalproductsisbecomingmoreandmorestringent,whichrequire

8、snotonly"shaping"butalso"controllability".GH4698nickel-basedsuperalloyoccupiesaveryimportantpositioninthewholeaerospacefieldduetoitsexcell