20MnNiMo核電用鋼的熱變形宏微觀演化行為研究.pdf

1、核電封頭和反應(yīng)堆壓力容器(Reactor Pressure Vessel, RPV)大型鍛件是核電站設(shè)備上的重要零部件，其長期在高溫、高壓、流體沖刷和侵蝕的惡劣環(huán)境下工作，所以此類大鍛件對成形質(zhì)量及微觀組織性能的要求極高。目前，20MnNiMo低碳合金鋼是制造核電封頭和壓力容器的主體材料，為獲得優(yōu)良的微觀組織和力學(xué)性能，實現(xiàn)控制鍛造的目的，研究20MnNiMo核電用鋼的熱塑性宏觀變形行為和微觀組織演化規(guī)律對于制定合理的熱成形工藝參數(shù)有著

2、重要的工程實際意義。
　　論文以鑄態(tài)20MnNiMo鋼為研究對象，結(jié)合熱物理壓縮試驗研究和有限元仿真模擬，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計回歸分析方法和金相顯微實驗驗證，主要從以下方面系統(tǒng)研究20MnNiMo核電鋼的熱塑性變形宏微觀演化行為及規(guī)律：
　　①熱塑性變形時的宏觀流變應(yīng)力模型研究。通過熱模擬壓縮試驗獲得20MnNiMo核電鋼的高溫流變曲線，分析其宏觀流變應(yīng)力的變化特點，探討應(yīng)變量、變形速率和溫度等變形工藝參數(shù)對20MnNiMo核電鋼的

3、熱變形行為影響規(guī)律；分別基于經(jīng)典Arrhenius模型、物象模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型描述并建立其高溫流變應(yīng)力模型，對比研究各自優(yōu)缺點，進而確立較精確描述20MnNiMo核電鋼熱流變宏觀力學(xué)行為的材料模型。
　?、跓嶙冃芜^程中的微觀動態(tài)再結(jié)晶行為研究。根據(jù)熱物理模擬壓縮試驗數(shù)據(jù)建立該低碳低合金核電鋼的動態(tài)再結(jié)晶微觀組織演化相關(guān)模型，包括再結(jié)晶動力學(xué)模型、動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型和動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸模型。利用DEFORM有限元平臺分析20

4、MnNiMo核電鋼的動態(tài)再結(jié)晶微觀演化特點，并基于DEFORFM有限元的CA模塊，構(gòu)建用于模擬動態(tài)再結(jié)晶微觀演化的元胞自動機模型。
　?、刍谟邢拊臒嶙冃魏晡⒂^演化模擬。通過直接和二次開發(fā)間接導(dǎo)入材料參數(shù)及相關(guān)模型，分析20MnNiMo核電鋼熱塑性變形時的微觀組織演化行為，定量、連續(xù)、動態(tài)和可視化地再現(xiàn)其微觀晶粒的演化規(guī)律；通過改變溫度和變形速率等工藝參數(shù)，研究熱力參數(shù)對20MnNiMo核電鋼動態(tài)再結(jié)晶行為的影響，并與金相實驗進