U720Li鎳基高溫合金熱變形行為及加工圖研究.pdf

1、隨著我國綜合國力增強(qiáng)，我國開始加大對航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵部位和核心部件材料的制備、成形、加工等技術(shù)的研究。高溫合金的發(fā)展是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的重要保證，是航天、能源、交通運(yùn)輸和化學(xué)工業(yè)的重要材料，也是現(xiàn)代國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的關(guān)鍵材料。U720Li合金是一種γ'[Ni3(Al，Ti)]增強(qiáng)鎳基高溫合金，具有優(yōu)良的力學(xué)性能和抗熱應(yīng)力腐蝕裂紋性能，主要應(yīng)用于渦輪盤、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫傳動(dòng)部件。
　　本文通過在Gleebl

2、e-1500熱模擬機(jī)上對U720Li合金進(jìn)行一系列的塑性壓縮試驗(yàn)，獲得了該合金在高溫壓縮變形時(shí)的微觀組織以及力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。對試驗(yàn)后的組織進(jìn)行微觀分析，同時(shí)探討了其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的特點(diǎn)，應(yīng)變速率、變形溫度等熱變形參數(shù)對合金流動(dòng)應(yīng)力的影響，對該合金的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m、熱變形激活能Q進(jìn)行計(jì)算分析，并在此基礎(chǔ)上通過線性回歸方法得到該合金的Arrhenius本構(gòu)方程。應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，對訓(xùn)練后的數(shù)據(jù)進(jìn)行功率耗

3、散率因子以及流變失穩(wěn)值的計(jì)算從而繪制出動(dòng)態(tài)材料模型的DMM加工圖。上述研究工作對于U720Li合金工藝制定和理論模擬具有重要的實(shí)踐意義和理論價(jià)值。具體研究結(jié)論如下:
　　(1)通過金相顯微鏡對變形后的試樣進(jìn)行組織觀察，對比不同溫度、應(yīng)變速率下的組織形貌。U720Li合金在變形過程中，軟化機(jī)制為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。隨著變形量的增大，再結(jié)晶晶粒尺寸逐漸降低;隨著溫度升高，再結(jié)晶晶粒明顯長大;隨著應(yīng)變速率的增加，再結(jié)晶晶粒更加細(xì)小，應(yīng)變速率越低

4、，再結(jié)晶發(fā)生的越充分。相變過程是γ+γ'雙相組織逐漸向γ'單相轉(zhuǎn)變。
　　(2)U720Li合金是一種對溫度和應(yīng)變速率比較敏感的合金，其流變應(yīng)力曲線表現(xiàn)為應(yīng)力峰值和變形軟化特性，U720Li合金熱壓縮變形時(shí)的流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的降低和溫度的升高而降低。
　　(3)根據(jù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)計(jì)算出應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值和激活能Q值，結(jié)果表明在溫度為1000℃～1150℃范圍內(nèi)m值在0.2左右，表明U720Li合金具有一定的高

5、溫塑性。該合金在不同變形參數(shù)下的變形激活能范圍在477kJ/mol～830kJ/mol之間。
　　(4)在Arrhenius方程的基礎(chǔ)上，采用三次多項(xiàng)式擬合，經(jīng)過多元線性回歸后得出該合金的本構(gòu)方程為:lnσ=-5.75803-0.89422lnε-0.25726(lnε)2-0.02107(lnε)3+0.19895 ln(ε)-0.00183(ln(ε))2+0.00177(ln(ε))3+14.306221/T-0.14879