含夾雜粉末高溫合金等溫預(yù)成形設(shè)計(jì)與過(guò)程模擬.pdf

1、粉末高溫合金盤(pán)件是航空發(fā)動(dòng)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(guó)最新研制的鎳基粉末高溫合金，在成形過(guò)程中具有變形抗力大、熱力參數(shù)容差小，鍛后組織對(duì)熱力參數(shù)敏感等特點(diǎn)，同時(shí)在高溫合金的制備過(guò)程中，不可避免地會(huì)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(pán)件的成形工藝及鍛件質(zhì)量控制提出了更高的要求。 針對(duì)粉末高溫合金盤(pán)件等

2、溫成形過(guò)程中存在的具體問(wèn)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(jì)方法，取得的主要成果和新見(jiàn)解如下： 通過(guò)熱模擬試驗(yàn)，對(duì)含夾雜FGH96合金的高溫流動(dòng)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(duì)流動(dòng)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(duì)流動(dòng)應(yīng)力的影響尤為顯著。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理，建立了含夾雜FGH96合金熱變形時(shí)的本構(gòu)模型。同時(shí)，將基于動(dòng)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(pán)件的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(duì)粉末高溫合金應(yīng)力場(chǎng)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(diǎn)在臨近赤道點(diǎn)或極點(diǎn)的某個(gè)位置；通過(guò)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(pán)坯鐓粗成形過(guò)程中，夾雜物對(duì)粉末高溫合金基體應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，得到了一些對(duì)工程應(yīng)用具有較大參考價(jià)值的結(jié)論。 基于相似理論，從數(shù)學(xué)上證明了類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)法模擬材料成形過(guò)程的可行性，并提出了類(lèi)等勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行盤(pán)件預(yù)成形設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。通過(guò)對(duì)FGH96合金盤(pán)件三工步(鐓粗+預(yù)鍛+終鍛)等溫鍛造過(guò)程的模擬，并進(jìn)一步分析了四組終鍛件三個(gè)特征區(qū)域五個(gè)典型單元體的應(yīng)力