论文部分内容阅读
FGH96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。FGH96合金作为一种使用温度达750℃的高合金化材料,主要用于航空发动机涡轮盘以及压气机盘等关键热端部件的制造。由于基材的合金化程度高,传统熔焊已不适用于连接这些部件。惯性摩擦焊作为一种先进的固态焊接技术,已经成为焊接航空发动机涡轮盘等转子部件的主要方法和标准工艺。在FGH96合金的惯性摩擦焊接过程中,焊接接头处会发生明显的动态再结晶。焊接接头处的再结晶行为直接影响着焊接接头的质量。为了摸清焊接过程中的组织演化规律,以期优化焊接工艺、提高焊接质量,本文开展了关于FGH96合金惯性摩擦焊接过程的组织演化行为的数值模拟。本文基于Gleeble热力模拟实验建立了FGH96合金的本构关系和组织演化动力学方程。热力模拟实验在Gleeble-1500热力模拟试验机上展开,变形温度区间为1000-1175℃、应变率区间为0.001-1.0s-1。通过回归分析,建立了双曲正弦形式的FGH96合金热变形过程中的本构关系,并采用Sellars模型建立了动态再结晶动力学方程。基于有限元计算软件MSC.Marc平台,本文建立了FGH96合金惯性摩擦焊接过程的二维轴对称热力耦合有限元计算模型。借助该模型,计算了FGH96合金惯性摩擦焊接过程中的温度场和应力应变场分布。通过二次开发,将FGH96合金惯性摩擦焊接过程中的动态再结晶演化模型与热力耦合计算模型相结合,实现了对FGH96合金惯性摩擦焊接组织演化过程的模拟。通过对比焊接接头的宏观变形、动态再结晶分数和平均晶粒尺寸的分布情况,验证了模型的准确性。利用所建立的有限元计算模型,研究了工艺参数对FGH96合金惯性摩擦焊接过程中动态再结晶行为的影响规律,结果表明：在一定工艺范围内,焊接头处的再结晶区域大小以及再结晶晶粒尺寸对初始转速和轴向压力这两个焊接工艺是不敏感的。