鎳基超合金動態(tài)再結(jié)晶與晶粒生長模型構(gòu)建及其應(yīng)用.pdf

1、氣閥惡劣的工作條件對氣閥的力學(xué)性能提出了嚴(yán)苛的要求。當(dāng)材料成分一定時，材料的微觀組織很大程度上決定了材料的力學(xué)性能。因此，對氣閥材料微觀組織的研究具有極其重要的實際意義。為此，本文開展了 Nimonic80A鎳基超合金等溫壓縮實驗和晶粒生長實驗，根據(jù)實驗結(jié)果研究了該合金的動態(tài)再結(jié)晶及晶粒生長規(guī)律，并建立了動態(tài)再結(jié)晶模型和晶粒生長模型。通過將計算的模型與有限元軟件相結(jié)合建立了 Nimonic80A超合金氣閥電鐓工藝的有限元模型，研究了氣閥

2、電鐓工藝過程的微觀組織演變規(guī)律。本文主要的工作內(nèi)容及得到的主要結(jié)論如下：
　　1.分別采用 Gleeble-3500熱模擬試驗機和 M.MF.03000數(shù)控數(shù)顯熔金爐對Nimonic80A超合金開展了等溫壓縮實驗和晶粒生長實驗，為研究Nimonic80A超合金動態(tài)再結(jié)晶行為和晶粒生長行為提供了實驗及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　2. Nimonic80A超合金流動應(yīng)力隨應(yīng)變速率升高或變形溫度降低而升高。該合金主要的軟化機制為動態(tài)再結(jié)晶。而

3、且，動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸隨著溫度升高而升高，隨著應(yīng)變速率升高而降低。通過計算得到了Nimonic80A超合金動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、體積分?jǐn)?shù)模型和晶粒尺寸模型。
　　3.在高溫狀態(tài)下Nimonic80A超合金晶粒會發(fā)生不同程度的生長。在溫度一定時，晶粒尺寸隨保溫時間的增加而增加，但晶粒生長的速度有所降低；在保溫時間一定時，晶粒尺寸隨著溫度升高而增加，且溫度越高晶粒生長幅度越大。通過計算得到了Nimonic80A超

4、合金晶粒生長模型。
　　4.基于有限元分析軟件DEFORM-2D建立了涵蓋Nimonic80A超合金電鐓過程中宏觀變形和微觀晶粒尺寸的多尺度有限元分析模型。通過有限元數(shù)值模擬分析了電鐓工藝的變形過程及微觀組織演變情況并研究了電鐓過程動態(tài)再結(jié)晶和晶粒生長對晶粒尺寸的影響規(guī)律。結(jié)果表明，具有晶粒粗化作用的晶粒生長和具有晶粒細化作用的動態(tài)再結(jié)晶在電鐓過程中同時存在，共同決定最終的晶粒尺寸，總體上看在電鐓過程中動態(tài)再結(jié)晶的晶粒細化作用更加