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FGH96粉末高温合金热变形及动态再结晶演化研究

聂龙飞  
【摘要】:FGH96粉末高温合金是基于“损伤容限”思想设计的我国第二代粉末高温合金。相对于第一代粉末高温合金,FGH96粉末高温合金降低了丫’相的含量,调整了晶粒尺寸,适当降低了强度水平,提高了合金的抗裂纹扩展性能。FGH96粉末高温合金是当前750℃工作条件下,满足高推比,高燃效发动机使用要求的涡轮盘和压气机盘等热端部件的关键材料。由于合金化程度很高,传统熔焊已经不适合FGH96粉末高温合金部件的连接,作为一种固态连接工艺,惯性摩擦焊接成为连接这些部件的标准工艺。FGH96粉末高温合金一般有HIP态、固溶态和“固溶+时效”态三种状态。组织状态的差异会直接影响FGH96粉末高温合金热变形过程中的热变形行为和动态再结晶行为,进而影响到焊接设备的吨位和焊接完成后工件机械性能。为了获得性能最优的焊件,需要对三种状态FGH96高温合金热变形过程中热变形行为和动态再结晶演化行为进行系统的研究。本文基于Gleeble单道次热压缩实验,分析了三种状态的FGH96粉末高温合金在变形温度1000-1150℃,应变速率0.001-1.0s-1下的热变形行为,分析了变形参数(变形温度、应变速率)对FGH96粉末高温合金热变形过程的影响,基于热塑性变形理论和实验得到的应力-应变曲线,建立了三种状态的FGH96粉末高温合金热变形过程中的本构方程。 对实验后各个变形参数下的晶粒尺寸作了统计,分析了变形参数(变形温度、应变速率)对三种状态的FGH96粉末高温合金热变形过程中的动态再结晶的影响,基于Sellars动态再结晶模型,建立了三种状态的FGH96粉末高温合金热变形过程中的动态再结晶模型。 对三种状态的FGH96粉末高温合金热变形过程中的热变形行为和动态再结晶行为作了对比:较低温度下,三种状态的FGH96粉末高温合金应力-应变曲线差别明显,HIP态应力水平最低,“固溶+时效”态应力水平次之,固溶态应力水平最高。较高温度下,彼此差异并不明显;三种状态的FGH96粉末高温合金在1100℃以上的温度都发生了完全动态再结晶,较低温度下,三种状态的FGH96粉末高温合金晶粒尺寸差别并不明显。较高温度下,固溶态晶粒尺寸最小,“固溶+时效”态和HIP态晶粒尺寸差别不明显,表明固溶态晶粒尺寸对变形参数最为敏感。从降低焊接难度和获得性能良好的焊件的角度出发,将“固溶+时效”态作为FGH96粉末高温合金涡轮盘的焊前状态最为合适。


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