【摘 要】
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高温合金GH4169是一种应用十分广泛的高温合金,在航空航天以及核能、石油等相关领域中有重要应用,尤其比较广泛的应用在航空领域中的发动机涡轮盘中。其主要优点有高强度,良好的热加工性能以及焊接性能,良好的抗疲劳性能等。在特定温度已及应变率情况下,其会以负应变率敏感度,锯齿状屈服的情况表现出动态应变时效效应,从而影响该合金的使役性能。本文主要从实验及有限元仿真角度对高温合金GH4169的动态应变时效效
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高温合金GH4169是一种应用十分广泛的高温合金,在航空航天以及核能、石油等相关领域中有重要应用,尤其比较广泛的应用在航空领域中的发动机涡轮盘中。其主要优点有高强度,良好的热加工性能以及焊接性能,良好的抗疲劳性能等。在特定温度已及应变率情况下,其会以负应变率敏感度,锯齿状屈服的情况表现出动态应变时效效应,从而影响该合金的使役性能。本文主要从实验及有限元仿真角度对高温合金GH4169的动态应变时效效应（Dynamic Strain Aging,DSA）进行了相关研究。实验方面,对经电弧增材制造得到的GH4169合金不同方向试样进行高温拉伸实验以及微观表征,同时采用数字图像相关技术对高温拉伸试样进行观测,通过应力降的统计分布直方图对不同类型应力锯齿形状进行区分,并讨论了不同方向试样及应变率情况下的DSA效应产生形式。有限元模拟方面,采用考虑动态应变时效作用的宏观粘弹性本构,较好地模拟了电弧增材制造GH4169合金由于DSA导致的锯齿流变行为,同时,也对高应变率带的移动情况进行相应分析,研究发现,在应力达到峰值附近时会产生的应变率带数值较大,而在应力下降至最低值附近时应变率带的数值较小,同时应变率带会发生交互作用。另外本文还进一步模拟分析了不同缺口板材高温拉伸试样的DSA效应。建立不同缺口半径的板材有限元模型,分析不同缺口半径、不同温度以及不同应变率对DSA效应的影响,探究多轴载荷作用下的DSA效应演化,寻找减弱该效应的途径。研究表明,随着试件缺口半径的增加,应力锯齿逐渐由密集变得稀疏,同时应力三轴度也逐渐趋向于稳定,且接近1/3;随着温度的升高,相同缺口半径试样应力锯齿波动逐渐减少,且该材料的屈服应力随之增大;随着应变率的增加,相同缺口半径试件的应力降锯齿密集程度减弱,且产生了负应变率敏感效应。
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