含夾雜粉末高溫合金等溫預(yù)成形設(shè)計與過程模擬.pdf

1、粉末高溫合金盤件是航空發(fā)動機(jī)上重要的熱端部件之一，其形狀復(fù)雜、精度要求高，要求具有良好的強(qiáng)韌性、疲勞性、可靠性。FGH96合金是我國最新研制的鎳基粉末高溫合金，在成形過程中具有變形抗力大、熱力參數(shù)容差小，鍛后組織對熱力參數(shù)敏感等特點，同時在高溫合金的制備過程中，不可避免地會帶入夾雜物，夾雜物的存在使得粉末高溫合金的力學(xué)性能下降，成形性能降低，這就給粉末高溫合金盤件的成形工藝及鍛件質(zhì)量控制提出了更高的要求。 針對粉末高溫合金盤件等

2、溫成形過程中存在的具體問題，采用有限元數(shù)值模擬方法，分析討論了含夾雜粉末高溫合金的熱變形特性、力學(xué)行為和等溫預(yù)成形設(shè)計方法，取得的主要成果和新見解如下： 通過熱模擬試驗，對含夾雜FGH96合金的高溫流動行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：成形溫度、應(yīng)變速率和變形程度等對流動應(yīng)力均有不同程度的影響，其中成形溫度和應(yīng)變速率對流動應(yīng)力的影響尤為顯著。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析與處理，建立了含夾雜FGH96合金熱變形時的本構(gòu)模型。同時，將基于動態(tài)材料模

3、型原理的熱加工圖理論用到含夾雜FGH96合金的熱成形性能分析中，建立了預(yù)成形條件下的材料熱加工圖，并優(yōu)選出了部分工藝參數(shù)，從而為粉末高溫合金盤件的工藝過程設(shè)計及預(yù)成形優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。 將粉末高溫合金中的夾雜物簡化為球形夾雜，并采用Goodier力學(xué)方法研究了使用條件下，夾雜物對粉末高溫合金應(yīng)力場的影響規(guī)律，結(jié)果表明：夾雜的存在引起了應(yīng)力集中，最大應(yīng)力點在臨近赤道點或極點的某個位置；通過改變夾雜物的材料參數(shù)，可以看出彈性模量的影響

4、比泊松比的影響大。利用有限元方法，將含夾雜物基體的宏觀模擬與微觀分析相結(jié)合，詳細(xì)討論了盤坯鐓粗成形過程中，夾雜物對粉末高溫合金基體應(yīng)力場的影響規(guī)律，得到了一些對工程應(yīng)用具有較大參考價值的結(jié)論。 基于相似理論，從數(shù)學(xué)上證明了類等勢場法模擬材料成形過程的可行性，并提出了類等勢場法進(jìn)行盤件預(yù)成形設(shè)計的具體過程。通過對FGH96合金盤件三工步(鐓粗+預(yù)鍛+終鍛)等溫鍛造過程的模擬，并進(jìn)一步分析了四組終鍛件三個特征區(qū)域五個典型單元體的應(yīng)力