定向凝固镍基高温合金DZ17G再结晶行为研究

摘要

通过实验研究了定向凝固镍基高温合金DZ17G在不同的载荷作用下变形后，经过不同制度的固溶热处理后的再结晶行为，利用ANSYS有限元软件模拟了其变形场及残余应力分布，利用计算结果预测了再结晶的深度，得到与实验一致的结果。首先对DZ17G试样表面分别用不同载荷使试样产生塑性变形，然后在不同温度下进行热处理。再利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)，分析高温合金DZ17G再结晶后的组织特征。实验结果表明，定向凝固镍基高温合金DZ17G表层变形后，通过固溶热处理会发生再结晶现象。通过一系列温度和载荷的实验，得出分别用1500、1250、1000、750kg的载荷加载后，DZ17G合金的临界再结晶温度为1180℃。而用500kg载荷加载的试样临界再结晶温度是1220℃。通过光学显微镜对组织的观察，发现随温度的升高和载荷的增大再结晶的深度变大，晶粒尺寸也变大。 扫描电镜的观察发现：再结晶优先形核和长大在γ'相细小的枝晶杆内部；在接近压痕表面的大变形区，共晶组织、碳化物和一些晶体缺陷周围易产生再结晶晶胞。但随着温度的升高，共晶组织、碳化物等大的粒子阻挡再结晶晶界的推移。用ANSYS模拟DZ17G合金塑性变形行为，得到组织内的应力和应变分布图。根据合金内临界塑性应变深度，预测出合金内再结晶的深度，预测结果与实验结果吻合。

目录

文摘

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第一章前言

1.1国内外的研究概况

1.2本文研究的目的

1.3本文研究的意义

1.4本文研究的内容

第二章理论基础

2.1高温合金及定向凝固工艺

2.1.1高温合金

2.1.2定向凝固工艺

2.2高温合金强化原理

2.2.1高温合金中基体元素的作用

2.2.2高温合金的固溶强化

2.2.3高温合金的第二相强化

2.2.4高温合金的晶界强化

2.2.5高温合金的强化工艺途径

2.3高温合金的成分和析出相

2.3.1高温合金的合金元素

2.3.2高温合金中的析出相

2.4高温合金再结晶理论

2.4.1再结晶前的回复过程

2.4.2再结晶动力学

2.4.3再结晶形核机制

2.4.4再结晶温度、再结晶晶粒大小及其影响因素

2.4.5第二相粒子和其他间隙相对再结晶的影响

第三章实验方案

3.1实验材料

3.2实验材料的物相测定

3.3临界再结晶温度的测定

3.4材料微观组织对再结晶的影响

3.4.1微观组织对再结晶形核的影响

3.4.2微观组织对再结晶晶粒长大的影响

3.5实验分析方法

第四章实验结果与讨论

4.1合金中物相的定性测定

4.1.1实验条件及结果

4.1.2物相分析

4.2合金再结晶温度的测定

4.2.1实验条件

4.2.2结果与分析

4.3微观组织对再结晶的影响

4.3.1实验条件

4.3.2结果与分析

4.3.3利用扫描电镜观察各组织对再结晶的影响

4.4本章小结

第五章DZ17G再结晶行为的模拟

5.1有限元分析

5.1.1有限元法的基本思想

5.1.2有限元法的分析过程

5.1.3有限元法的软件实现

5.1.4ANSYS有限元分析软件简介

5.2模拟过程及结果分析

5.2.1模拟对象

5.2.2合金和加载压头的材质及材料属性定义

5.2.3建模过程及网格划分

5.2.4加载及约束添加

5.2.5结果分析

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢