超高强度钢起落架锻造成形工艺研究

摘要

起落架是飞机的关键部件之一，用于支持飞机重量、吸收撞击能量，要求它具有高强、高韧、耐腐蚀、抗疲劳等综合力学性能。目前起落架主要面临加工方式落后、成形载荷大、晶粒度不达标等问题，严重影响了起落架的使用性能。本文采用整体模锻的工艺方法，开展了起落架在八万吨水压机上的锻造成形工艺研究，主要研究内容包括:
　　 (1)在Gleeble-1500热模拟实验机上，对23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢进行了等温压缩实验，研究了变形参数对流变应力和动态再结晶行为的影响，建立了高温塑性变形流变应力模型。研究结果表明:流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的升高而升高，在高温低变形速率下动态再结晶行为比较明显。
　　 (2)借助Leica-DMI5000M金相显微镜，对23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢等温压缩的微观组织进行分析，研究了变形参数对超高强度钢动态再结晶行为的影响规律，并基于再结晶理论与实验结果，建立了23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢动态再结晶模型。研究结果表明:变形温度在1000～1100℃范围内，动态再结晶充分，晶粒尺寸较细小，工艺稳定性好;变形速率较低，晶粒尺寸较大，但分布均匀，变形速率较高，晶粒尺寸较细，但分布不均匀。
　　 (3)利用DEFORM有限元仿真平台，建立了大型超高强度钢起落架锻造成形工艺模型，制定了起落架在八万吨水压机上的锻造工艺路线，研究了不同工艺参数对起落架成形的影响规律。研究结果表明:采用预锻-终锻工艺路线极大地降低了成形载荷，能够在八万吨水压机上进行试验;变形温度升高，成形载荷的降低，同时增强了金属材料的流动性，易于充填;适当减小成形速度，能够改善起落架的变形均匀性，避免局部缺陷的产生。在变形温度为1050～1100℃、成形速度为1～5mm/s的条件下，起落架锻件的成形载荷均在八万吨以下，且起落架锻件成形效果良好、变形均匀。
　　 (4)在23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢起落架锻造成形工艺模型基础上，建立了起落架锻造成形微观组织演变模型，研究了不同工艺参数对起落架锻件动态再结晶的影响规律。研究结果表明:变形量越大，起落架锻件晶粒尺寸越小;在变形温度为1050℃、成形速度为5mm/s的条件下，起落架锻件的微观组织较为理想，平均动态再结晶百分数高达79.8％，平均晶粒尺寸为20.4μm，晶粒度达到8～8.5级。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 超高强度钢起落架研究现状

1．2．1 超高强度钢概述

1．2．2 国内外起落架成形工艺现状

1．4 数字模拟技术在金属塑性成形中的应用

1．4．1 刚塑性有限元法基本原理

1．4．2 有限元宏观模拟方法

1．4．3 微观组织模拟方法

1．5 本文研究目标、方法与内容

1．5．1 研究目标

1．5．2 研究方法

1．5．3 研究内容

第二章 超高强度钢高温塑性变形行为实验研究

2．1 实验材料及实验方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方法

2．2 变形条件对流变应力的影响

2．3．23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢高温流变应力模型

2．3．1 热变形参数对流变应力的影响

2．3．2 高温塑性变形流变应力方程

2．4 变形条件对微观组织的影响

2．4．1 变形温度对微观组织的影响

2．4．2 变形速率对微观组织的影响

2．5 23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢动态再结晶模型

2．5．1 动态再结晶发生机制

2．5．2 动态再结晶模型

2．6 本章小结

第三章 大型超高强度钢起落架锻造成形工艺仿真

3．1 锻造成形工艺特点及常见缺陷

3．2 DEFORM有限元软件的应用

3．3 起落架锻造成形工艺仿真模型

3．4 起落架锻造工艺路线及模拟方案

3．4．1 起落架常规锻造工艺路线成形分析

3．4．2 起落架预锻-终锻两火锻造工艺路线成形分析

3．5 变形温度对起落架的影响

3．5．1 变形温度对起落架成形载荷的影响

3．5．2 变形温度对起落架等效应变的影响

3．5．3 变形温度对起落架应力的影响

3．6 成形速度对起落架的影响

3．6．1 成形速度对起落架成形载荷的影响

3．6．2 成形速度对起落架等效应变的影响

3．6．3 成形速度对起落架应力的影响

3．7 本章小结

第四章 大型超高强度钢起落架锻造成形微观组织演变

4．1 起落架锻造成形微观组织演变模型

4．2 变形量对动态再结晶的影响

4．2．1 下压量对起落架动态再结晶百分数的影响

4．2．2 下压量对起落架晶粒尺寸的影响

4．3 变形温度对动态再结晶的影响

4．3．1 变形温度对起落架动态再结晶百分数的影响

4．3．2 变形温度对起落架晶粒尺寸的影响

4．4 成形速度对动态再结晶的影响

4．4．1 成形速度对起落架动态再结晶百分数的影响

4．4．2 成形速度对起落架晶粒尺寸的影响

4．4．3 工艺优化

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果