面向锻造过程GH4169涡轮盘晶粒组织均匀性研究

摘要

以大型飞机为代表的一系列航空航天项目的研发，极大地推动着我国高端制造业的发展。而航空发动机的设计与制造，更是空天项目中诸多需要攻克的核心技术之一。涡轮盘作为航空发动机上的关键零部件，工作于高温、高转速、大负荷的恶劣环境，因此，涡轮盘的组织、性能要求较高。采用GH4169为材料的涡轮盘常因锻造工艺难度大等问题，无法保证锻件组织的均匀性，进而严重影响涡轮盘的使用性能和发动机的安全性。
　　本文以某GH4169涡轮盘锻件作为研究对象，通过试验方法获得GH4169在热变形、保温加热过程中的晶粒演化规律，并将试验结果与有限元分析软件结合，建立GH4169涡轮盘锻件晶粒组织预测平台，最终运用于该锻件的工艺分析。
　　本文通过热压缩试验，得到了变形温度为900℃~1100℃，应变速率为0.001s-1~10s-1范围内GH4169的应力—应变曲线，并利用回归分析方法得到了GH4169的动态再结晶百分数和动态再结晶晶粒尺寸相关模型。通过晶粒长大试验以及回归分析方法，建立了GH4169的晶粒长大模型。通过对热物理性能测试与计算，获取了GH4169相关热物理性能参数数据。
　　本文建立了基于物理模型和有限元软件的GH4169晶粒尺寸预测平台，给出了一种涡轮盘锻件晶粒组织均匀性的评价方法，并对GH4169涡轮盘锻造工艺与锻件晶粒组织之间的关系进行了深入研究，得到了较好的GH4169涡轮盘锻造工艺。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1.1 涡轮盘

1.1.2 涡轮盘材料

1.1.3 GH4169合金

1.2 GH4169晶粒尺寸控制研究现状

1.2.1 GH4169热加工过程中的结晶变化

1.2.2 GH4169晶粒长大

1.3 GH4169涡轮盘晶粒组织均匀性研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 GH4169锻造过程中的晶粒演化规律

2.1 试验材料与方案

2.1.1 试验材料

2.1.2 动态再结晶试验方案

2.1.3 晶粒长大试验方案

2.2 GH4169热变形下的流变应力与晶粒演化

2.2.1 GH4169流变应力

2.2.2 热变形下GH4169晶粒演化

2.3 GH4169加热过程中的晶粒演化

2.3.1 原始组织GH4169的晶粒长大

2.3.2 不同变形后GH4169的晶粒长大

2.4 本章小结

第3章 GH4169锻造工艺晶粒演化数值模拟分析技术

3.1.1 GH4169与晶粒演化相关的动力学模型

3.1.2 GH4169材料热物理性能参数

3.2.1 镦粗工艺与试验方案

3.2.2 模拟分析与试验验证

3.3 本章小结

第4章 GH4169涡轮盘锻造过程晶粒均匀性工艺控制

4.1 涡轮盘锻件的生产工艺简介

4.2.1 镦粗前加热

4.2.2 镦粗

4.2.3 镦粗后空冷

4.2.4 模锻前加热

4.2.5 模锻

4.3.1 涡轮盘锻件晶粒组织均匀性评价函数建立

4.3.2 不同工艺参数下涡轮盘锻件晶粒组织均匀性评价

4.3.3 涡轮盘锻件晶粒组织均匀性控制思路

4.4 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