葉片模鍛過程中微觀組織演變的數(shù)值模擬研究.pdf

1、葉片是汽輪機中的核心零部件，起著能量轉換的關鍵作用。葉片輪廓曲面復雜，所用材料多為變形抗力大的特種合金。葉片鍛造是一個受諸多因素影響的復雜工藝過程，且成形期間的變形、傳熱和微觀組織演變之間存在一系列交互作用。由于微觀組織在很大程度上決定了葉片的宏觀機械性能，所以，預測和控制模鍛葉片的微觀組織，對于擬定合理的模鍛工藝方案、提高葉片的綜合機械性能具有重要的現(xiàn)實意義。 本文借助有限元數(shù)值模擬技術，采用能反映材料流動應力的本構關系和微觀

2、組織演變的元胞自動機法，研究葉片的模鍛成形過程及其微觀組織演變。同時，考慮到始鍛溫度、始鍛能量、模具預熱溫度和界面摩擦系數(shù)等多因素對葉片成形質量及其最終組織的影響，本文引入了正交實驗法，以尋求既能保證葉片成形質量又能滿足終鍛組織和性能要求的模鍛工藝方案。 研究結果表明：（1）葉片模鍛過程中，其葉根和葉身部位的變形量及其分布不盡相同，葉身部位變形較葉根部位大；溫度分布也不均勻且葉身部位的不均勻性要比葉根大。相同條件下，較高的始鍛溫

3、度有利于坯料金屬的流動，使之易于充模成形，從而減少錘擊次數(shù)。良好的潤滑條件（即較小的摩擦系數(shù)）可以改善金屬的流動性，降低坯料與模具接觸面的摩擦力，還可以減少接觸界面層的坯料不均勻變形，以及由此造成的殘余應力。（2）應用元胞自動機法，可以較好地揭示模鍛葉片成形過程中的動態(tài)再結晶現(xiàn)象，包括晶粒的形核、生長、位向，以及尺寸大小和分布，獲得同經典理論和物理實驗基本一致的葉片終鍛組織結構。（3）由于錘擊速度極快，變形瞬間溫度對動態(tài)再結晶晶粒形核和