GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究

《GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究RESEARCHONMICROSTRUCTURESIMULATIONOFHOTDEFORMATIONOFGH4698NICKEL-BASEDSUPERALLOY陈林俊哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG146学校代码：10213国际图书分类号：621.8密级：公开工学硕士学位论文GH4698镍基高温合金热变形过程组织模拟研究硕士研究生：陈林俊导师：张鹏教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG146U.D.C:621.8DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICROSTRUCTURESIMULATIONOFHOTDEFORMATIONOFGH4698NICKEL-BASEDSUPERALLOYCandidate:CHENLinjunSupervisor:Prof.ZhangPengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:Mater

3、ialProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialScienceandEngineeringDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着航空航天等高端制造业的发展，对机械产品的要求越来越苛刻，不仅要“成形”还要“控性”。GH4698镍基高温合金由于卓越的机械性能和使用性能，在航空航天等高端制造业得到广泛的应用，例如用来制造

4、导向叶片、涡轮叶片等。然而此合金的合金化程度比较高、变形困难以及航空零件几何结构复杂，变形极不均匀，在成形过程中实现“成形”和“控性”是个很难攻克的问题。因此，研究GH4698镍基高温合金的热变形行为和微观组织演化规律，对提高航空产品的机械性能和使用性能具有重大的指导意义。本文基于位错密度模型和再结晶动力学模型，并以GH4698镍基高温合金是否发生动态再结晶为节点，建立了包含加工硬化-动态回复阶段和动态再结晶阶段的一个两段式本构模型，并对建立的本构模型进行误差分析，结果相关系数(R)是0.986，绝对平均误差(AARE)仅有4

5、.5%，表明所建立的两段式本构模型有较好的预测精度，可以用来表征GH4698镍基高温合金在不同热变形条件下的力学行为。并研究热变形过程此合金的微观组织演变行为，揭示此合金的变形工艺参数与微观组织演变之间的关系，建立动态再结晶动力学模型和再结晶晶粒尺寸模型。在有限元的基础上，嵌入建立的本构模型和微观组织演变模型，搭建此合金热-力-微观组织耦合数值模拟平台，并预测此合金热塑性变形过程中的微观组织演变规律，揭示变形温度和应变速率对再结晶体积分数、再结晶晶粒尺寸、平均晶粒尺寸的影响机理。并通过对比热压缩动态再结晶晶粒尺寸实验值与模拟值

6、，发现实验值与模拟值具有较好的相关性，误差都分布在±15%误差线内，表明采用数值模拟这种方法进行微观组织演变模拟的可行性，为新产品的工艺开发和优化提供科学依据。基于元胞自动机法来研究热压缩过程动态再结晶组织演变规律，研究变形温度、应变速率和应变对动态再结晶组织演变的影响，结果表明晶粒尺寸大于80μm的晶粒百分比随着应变的增加逐渐减小，随着变形温度的升高而逐渐减小，随着应变速率的增加而逐渐增加；晶粒尺寸小于20μm的晶粒百分比随着变形温度的升高而逐渐减小，随着应变速率的增加而逐渐增加；晶粒尺寸在20~80μm区间的晶粒百分比随着

7、变形温度的升高而逐渐增加，随着应变速率的增加而逐渐减小。通过元胞自动机模拟揭示工艺参数与晶粒演变之间的关系，对提高产品机械性能有重要的作用。关键字：镍基高温合金；本构模型；热压缩；组织模拟；元胞自动机-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofhigh-endmanufacturingindustriessuchasaerospace,thedemandformechanicalproductsisbecomingmoreandmorestringent,whichrequire

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