GH4169合金塑性變形過(guò)程中的斷裂失效研究.pdf

1、GH4169合金具有良好的綜合機(jī)械性能、耐腐蝕性能和斷裂韌性，是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)盤(pán)匣類(lèi)零件廣泛采用的材料。但是，復(fù)雜微觀組織與成形缺陷的精確控制是GH4169合金熱加工過(guò)程的難點(diǎn)。因此，研究該合金的高溫流變特性、微觀組織演變規(guī)律和成形過(guò)程中的損傷斷裂具有非常重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)和理論分析，研究了變形參數(shù)和初始時(shí)效時(shí)間對(duì)GH4169合金高溫流變特性、微觀組織演變規(guī)律、斷裂損傷行為及其失效機(jī)制的影響。本文的的主要內(nèi)容

2、和研究成果包括以下五個(gè)方面:
　　(1)通過(guò)高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，研究了變形參數(shù)和初始時(shí)效時(shí)間對(duì)材料高溫流變特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著初始時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，材料內(nèi)部δ相(Ni3Nb)的含量逐漸增加;在加工硬化—?jiǎng)討B(tài)回復(fù)階段，由于δ相會(huì)增大材料的加工硬化速率，所以峰值應(yīng)力隨初始時(shí)效時(shí)間的增大而增大;在動(dòng)態(tài)軟化階段，δ相會(huì)誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形核并抑制變形過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大，從而加快材料流變軟化。
　　(2)通過(guò)分析變形后的微觀組織，討論了

3、變形參數(shù)對(duì)材料高溫拉伸過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象的影響規(guī)律。結(jié)果表明:固溶態(tài)材料在高溫拉伸變形過(guò)程中發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;隨變形溫度的升高和應(yīng)變速率的減小，材料發(fā)生斷裂時(shí)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)增大。
　　(3)通過(guò)分析試樣斷面形貌特征，研究了變形參數(shù)和初始時(shí)效時(shí)間對(duì)材料斷裂機(jī)制的影響規(guī)律。結(jié)果表明:材料在各變形條件下的斷裂方式均為局部頸縮和孔洞聚集導(dǎo)致的混合斷裂模式;碳化物與基體的分離和碳化物本身的斷裂是固溶態(tài)材料孔洞形核的主要原因;δ

4、相的析出增大了時(shí)效態(tài)材料在變形過(guò)程中孔洞損傷的形核密度，加速了孔洞的長(zhǎng)大和連接。
　　(4)建立了時(shí)效態(tài)GH4169合金的峰值應(yīng)力本構(gòu)模型，分析了初始時(shí)效時(shí)間對(duì)峰值應(yīng)力本構(gòu)模型參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:峰值應(yīng)力本構(gòu)模型的特征參數(shù)對(duì)初始時(shí)效時(shí)間十分敏感，建立的峰值應(yīng)力本構(gòu)模型能較好的預(yù)測(cè)時(shí)效態(tài)材料高溫拉伸變形的峰值應(yīng)力。
　　(5)基于GTN損傷力學(xué)模型，分析了GH4169合金高溫拉伸變形過(guò)程中的局部頸縮規(guī)律，建立了基于Z參數(shù)