ZrTiAlV合金锻造过程中变形与组织演化规律

摘要

ZrTiAlV合金是一种同时具有钛合金和锆合金优点的新型合金，因此ZrTiAlV合金可以作为航天结构材料和核工业材料的构件使用，其锻件的主要成形方法为热锻，而锻造工艺参数在很大程度上会对ZrTiAlV合金件的性能及组织产生影响。所以，通过实验手段建立ZrTiAlV合金的本构方程及微观组织演变模型，并结合Deform-3D有限元分析软件对ZrTiAlV合金锻件热成形过程进行模拟，预测其微观组织分布，从而更好的指导实际生产。
　　本文利用Gleeble-3800热模拟实验机对ZrTiAlV合金进行热压缩实验，得到了其在不同变形条件下的应力应变曲线，并对各变形条件对其应力的影响规律进行分析。再通过对实验数据的拟合，建立ZrTiAlV合金热变形性能参数与Z参数的函数关系，并以Arrhenius双曲正弦方程为基础，建立了适用于ZrTiAlV合金热变形过程的本构模型。
　　通过对压缩完成后的样品进行金相制备及数据统计分析，得到了各变形参数对ZrTiAlV合金热变形过程中的平均晶粒度、再结晶晶粒度、再结晶体积分数等的影响规律，基于统计数据建立了ZrTiAlV合金热锻过程中的动态再结晶模型、亚动态再结晶模型及静态再结晶模型。
　　将建立的热变形本构模型及微观组织演变模型导入Deform-3D软件对涡轮盘锻件的成形过程进行模拟。根据模拟结果，分析了锻件的成形情况及应力应变等的变化规律，并对其平均晶粒度、再结晶晶粒度、再结晶体积分数等微观组织演变参量进行了预测。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 Ti合金与Zr合金的概述

1.3 数值模拟技术在材料成形中的应用

1.4 课题研究的目的和主要内容

第2章 ZrTiAlV合金的热变形和动态再结晶

2.1 ZrTiAlV合金压缩实验

2.2 金相实验

2.3 ZrTiAlV合金动态再结晶模型

2.4 本章小结

第3章 ZrTiAlV合金的亚动态再结晶

3.1 实验方案

3.2 实验结果及分析

3.3 ZrTiAlV合金亚动态再结晶模型的确定

3.4 ZrTiAlV合金亚动态再结晶百分数模型的验证

3.5 本章小结

第4章 ZrTiAlV合金的静态再结晶

4.1 实验方案

4.2 实验的结果及分析

4.3 ZrTiAlV合金静态再结晶模型的确定

4.4 ZrTiAlV合金静态再结晶百分数模型的验证

4.5 本章小结

第5章 ZrTiAlV合金涡轮盘热模锻造模拟

5.1 材料参数

5.2 涡轮盘模拟过程设计及工艺参数

5.3 涡轮盘模拟模锻结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢