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叶片是动力装置中一类增压驱动核心零件,大量承载高速旋转下的气流功,在长期恶劣的工作条件下容易出现疲劳损伤,故应从叶片的制造源头对其质量施以严格控制。其不仅需通过精密锻造成形技术获得少无飞边的准确外形,更要得到均匀一致的内部微观组织结构以提升锻件整体力学性能。锻件的材料特性、尺寸精度、组织质量、流线分布等都与锻造工艺的设定紧密关联且相互制约。本文以GH4169四级转子叶片为研究对象,通过数值模拟不同工艺参数下精锻成形过程,经分析反馈优化后的新工艺为获得“内外兼修”的高品质叶片提供了坚实的保障。本文研究的主要内容如下:(1)以热力压缩变形实验应力—应变曲线数据为依托,回归建立了GH4169合金塑性变形过程中动态再结晶微观组织模型,分别得到动态再结晶体积分数及晶粒尺寸模型计算值与实测值平均误差为9%和6.8%,进而实现了DEFORM3D软件的微观组织模拟功能扩展,并通过挤杆件大小端面模拟值与实际生产高倍组织晶粒度的对比,验证了微观组织程序开发的准确性及可靠性。(2)运用三维实体造型软件Pro/E建立了终锻件几何模型,并依据变形程度范围反向设计预锻件相应部位尺寸;通过复制型面方式创建了预终锻相关工步配套模具型腔,其间专门对锻模压力中心、分模面、飞边桥(槽)进行了合理的选择及设计;通过塑性有限元法仿真“试模”,不断改进及修正缺陷以完善模具设计。(3)分别通过选取叶片预锻件上典型截面及追踪预锻件上特征点在整个终锻成形过程中金属流动特点及变化趋势的研究方法,利用已具备微观组织演变预测功能的DEFORM3D软件对叶片预锻及终锻工步进行数值模拟,研究了叶片精锻成形过程中材料的流变行为、组织变化与锻造热力参数之间的交互作用及不同条件下变形工艺参数对变形过程宏微观场量及性能的影响,进一步揭示了锻件热-力-形演变规律,从获得良好的叶片组织角度出发优化了精锻工艺。