IN690高温合金管材挤压变形动态再结晶模拟

对IN690高温合金管材挤压变形过程中的动态再结晶进行了模拟研究,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明:在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度的升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比的增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与实验值的相对误差小于12%。

高温合金IN690碳化物析出及对组织的影响

通过对IN690合金进行的固溶处理试验和压缩试验,研究了其合金晶粒组织和碳化物的变化规律以及碳化物对组织均匀性的影响。结果表明:晶粒组织随固溶温度的升高而增大,碳化物含量随温度升高而逐渐减小。当碳化物完全溶解时,晶粒会急剧长大。因而碳化物在晶界处有钉扎作用,限制晶粒的快速长大,对晶粒的均匀性有重要的影响。通过压缩实验分析了不同变形温度和变形速率对碳化物析出的规律影响。随压缩温度的升高晶内碳化物逐步溶解,并向晶界处转移。随变形速率增大,碳化物沿晶界析出增多,当变形温度为1200℃和变形速率为80s-1时,晶粒均匀性较好。

高温合金IN690管材挤压损伤模拟

采用有限元软件对高温合金IN690管材挤压损伤进行预测,研究挤压速度对损伤的影响规律,得到不同的挤压条件下的挤压阈值。不同挤压速度下损伤的变化随着挤压速度变化呈现先增大后减小的趋势。模拟摩擦系数为0.01、0.05、0.1、0.2条件下的损伤,在摩擦系数为0.01时,坯料表面比较光滑,损伤比较轻;摩擦系数为0.2时,表面凹凸不平,损伤严重。

IN690合金管材热挤压对温度变化的研究

使用数值模拟Marc软件对高温合金管材热挤压进行了数值模拟,研究了挤压速度、挤压坯料初始温度、摩擦系数对管材挤压时坯料、挤压垫、挤压针的温度变化的影响。着重对挤压速度为40mm/s,摩擦系数为0.1,坯料初始温度为1000℃时的条件下的管材挤压进行了数值模拟,研究了挤压对相关零部件的温升情况。

高温合金IN690管材挤压成形数值模拟

采用有限元软件对高温合金Inconel690(IN690)高温高速热挤压工艺进行了数值分析,获得了不同工艺条件下变形材料内部的温度场、应变场、应力场、挤压力的变化规律。结果表明,随着挤压速度增加,变形的不均匀性增大,坯料的温度升高明显;随着变形温度升高,最大等效应力明显减小,其分布也趋于均匀化,使塑性提高。挤压力随着挤压速度的增大呈先减小后增大的趋势,随着挤压温度的增大而减小。数值模拟结果与试验结果的相对误差小于7.3%。IN690合金合理的挤压工艺参数是挤压速度为110～120mm/s,挤压温度为1200℃。

挤压IN690管材的孪晶组织及织构

通过电子背散射衍射(EBSD)实验,对挤压IN690高温合金管材的织构进行了研究。结果表明,孪晶与母体晶粒有着<111>/60o的取向差关系,从而导致IN690合金挤压变形后存在较多的60°的大角晶界。IN690合金的晶界以相干孪晶晶界(Σ3)重位点阵为主体。通过比较不同挤压参数对IN690合金管材Σ3晶界比例和织构的影响,发现当挤压温度在1200℃和挤压比λ=5时,挤压管材的抗腐蚀能力和塑性较好。

IN690合金管坯热挤压变形区形状参数优化

在实际热挤压实验基础上,结合IN690合金热变形本构关系,建立了该合金管热挤压过程的二维轴对称有限元模型。该模型变形区形状与实际稳态挤压阶段相一致,计算获得稳定挤压力模拟结果与实验吻合较好。分析了锥形、平锥形、双锥形及碗形4种变形区形状参数对热挤压过程的影响,结果表明:锥形变形区最小有利于降低挤压力;碗形和平锥形变形区最高温变化平稳有利于温度的控制,碗形变形区的局部温升最小有利于组织控制及产品质量的提高;综合挤压力、温度均匀性、表面质量三方面因素,尽量选择碗形变形区和双锥形变形区进行挤压。

基于CA法的高温合金IN690管材挤压变形动态再结晶组织演变规律研究

采用元胞自动机(CA)方法对高温合金IN690管材挤压变形过程中动态再结晶组织演变规律进行了数值模拟研究。确定了位错密度模型、回复模型、形核模型、晶粒长大模型等。分析了挤压变形过程中动态再结晶的过程,得到了变形过程中的晶粒形态、分布、取向和尺寸。结果表明,在相同挤压比条件下,管壁外部的平均晶粒尺寸小于管壁中部;在管材的相同部位,随着挤压比的增大,平均晶粒尺寸减小。平均晶粒尺寸的数值模拟结果与实验结果的相对误差小于16.6%。

IN690合金的高温本构模型及动态再结晶模型

IN690合金在热加工过程中,存在一些复杂的冶金现象(包括:加工硬化(WH)、动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)等),为了揭示这些现象,通过热压缩试验创建了IN690合金的高温本构方程和DRX模型,分析了IN690合金的DRX机制。此外还利用有限元模拟(Deform-3D)软件对IN690合金的DRX过程进行模拟。结果显示,在一定的应变下,IN690合金的动态再结晶体积分数(XDRX)随变形温度的上升或应变速率的降低而增大。

IN690高温热变形本构关系

使用Gleeble-3800型热加工模拟实验机,在温度1000-1200℃、应变速率1-80 s^-1、最大变形程度为70%的条件下对IN690高温合金的流动应力进行高温等应变压缩实验。分析了流动应力与工艺参数之间的关系,并基于Arrhenius方程对所得的实验数据进行处理,构建出了该材料的本构关系方程。误差分析结果表明,该本构方程最大相对误差为18.1%,平均相对误差为8.2%,具有较好的精度,可适用于实际应用。同时通过线性回归的方法计算出该材料的应变激活能、应力指数等数值,为IN690高温合金数值模拟提供参考。

IN690合金在热压缩过程中的再结晶行为

采用热挤压工艺制备了一种新型高温IN690合金,研究了不同温度、应变速率和变形量对IN690合金动态再结晶(DRX)的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了等轴压缩试验。采用金相显微镜和电子背散射衍射技术,分析了IN690合金热变形前后的金相组织、晶粒取向、晶界分布以及晶粒取向差角。结果表明,随着温度的降低或应变速率的增加,IN690合金的流动应力增加。IN690合金变形过程中的主要软化机制是动态回复和DRX。大角度晶界的比例随着真实应变的增加或应变速率的降低而增加,这是由于在较大的真实应变或相对较低的应变速率下发生了明显的DRX形核。

IN690高温合金管材挤压过程微观组织模拟

对IN690高温合金管材挤压过程进行了微观组织数值模拟,获得了不同挤压工艺条件下动态再结晶与平均晶粒尺寸的变化规律。研究表明,在挤压速度和挤压比一定的条件下,随着挤压温度升高,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸增大;在挤压速度和挤压温度一定的条件下,随着挤压比增大,完全动态再结晶区域变大,平均晶粒尺寸减小;管材壁厚方向上由内壁向外平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的规律;平均晶粒尺寸的模拟值与试验值的相对误差小于12%。