2011cb012900-g新型能源裝備中大型鍛件均質(zhì)化熱制造的科學(xué)基礎(chǔ)

1、項(xiàng)目名稱：新型能源裝備中大型鍛件均質(zhì)化熱制造新型能源裝備中大型鍛件均質(zhì)化熱制造的科學(xué)基礎(chǔ)的科學(xué)基礎(chǔ)首席科學(xué)家：李建國(guó)李建國(guó)上海交通大學(xué)上海交通大學(xué)起止年限：2011.112016.82011.112016.8依托部門：上海市科委上海市科委模擬方法，結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)，揭示大型鍛件所特有的粗大晶粒組織與粗大晶界的產(chǎn)生條件與變化規(guī)律，掌握溫度與變形量對(duì)組織均勻性和力學(xué)性能的影響規(guī)律及作用效果，提出避免和消除“混晶”及織構(gòu)大晶粒的技術(shù)手段；3)大型

2、鍛件成形過(guò)程熱開裂機(jī)理與預(yù)測(cè)：研究夾雜與基體的性能差異導(dǎo)致夾雜性裂紋和微觀裂紋擴(kuò)展的條件，塑性變形路徑和應(yīng)力狀態(tài)對(duì)夾雜性缺陷變化和脫落的影響規(guī)律。研究典型大鍛件材料的熱開裂臨界應(yīng)變與溫度和變形速度的關(guān)系和復(fù)雜變形狀態(tài)下材料熱開裂的損傷判據(jù)。分析熱開裂條件與宏觀變形和鍛造工藝參數(shù)的關(guān)系，針對(duì)鐓粗、拔長(zhǎng)、滾圓等自由鍛工藝，提出避免或減少熱開裂的鍛造工藝參數(shù)范圍；4)成形成性多場(chǎng)多尺度數(shù)值模擬與工藝創(chuàng)新：建立包含壓實(shí)狀態(tài)判別、微觀組織演化、熱

3、開裂預(yù)報(bào)等成形成性指標(biāo)的“精度可靠、宏微觀結(jié)合”的大鍛件成形數(shù)值仿真平臺(tái)，形成單火多次成形連續(xù)仿真的能力。研究核電水室封頭等復(fù)雜結(jié)構(gòu)大鍛件鍛造成形的合適工藝參數(shù)，探討避免鍛造缺陷、合理利用原材料的成形途徑。提出基于數(shù)值模擬的工藝參數(shù)評(píng)估方法和優(yōu)化策略，建立不同類型大鍛件的最優(yōu)鍛造工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。3.針對(duì)科學(xué)問題三針對(duì)科學(xué)問題三“熱加工全流程加工全流程組織組織、缺陷的、缺陷的遺傳遺傳特征與最特征與最終狀態(tài)控制機(jī)控制機(jī)理”，開展以下研究：，開展

4、以下研究：1)大型鍛件組織和缺陷的遺傳和繼承關(guān)系：研究鑄錠中不同晶粒形態(tài)和混合形式、異質(zhì)相的不同存在方式(夾雜和異質(zhì)核心)以及宏觀偏析程度的鍛造成形行為及其在鍛造成形和熱處理成性后的演變，鍛造變形量和變形不均勻性對(duì)固態(tài)相變的影響。構(gòu)建晶粒、異質(zhì)相和偏析在熱加工全流程的變化圖譜；2)熱加工制造各環(huán)節(jié)組織和缺陷的容限規(guī)則：研究鍛造成形對(duì)不同形態(tài)、尺度的鑄造孔洞和異質(zhì)相的改造能力，鍛造成形和熱處理成性對(duì)鑄錠宏觀偏析、晶粒尺寸和形態(tài)差異度的接受

5、容限。確定熱加工制造各環(huán)節(jié)對(duì)組織、缺陷和變形不均勻性的容限規(guī)則；3)鍛后熱處理過(guò)程中的相變行為和晶粒演化：研究不同鍛后組織和奧氏體條件下過(guò)冷奧氏體分解的相變機(jī)制、特征和動(dòng)力學(xué)；針對(duì)大型鍛件加熱與冷卻緩慢，多次正火難以細(xì)化晶粒的問題，研究鍛后多道次加熱、冷卻過(guò)程中的相變規(guī)律，通過(guò)預(yù)先低溫奧氏體化、等溫分解、階梯分段冷卻等不同方式在奧氏體內(nèi)部形成不同分解產(chǎn)物等途徑切斷組織遺傳的高效鍛后熱處理新方法；4)鍛件性能熱處理中的均質(zhì)化相變協(xié)同調(diào)控：