Gh696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高溫合金鍛造成形領(lǐng)域，特別涉及一種GH696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] GH696合金是一種以Fe-Ni-Cr為基的時效硬化型高溫合金，在高溫下具有較高的 屈服、持久、蠕變強(qiáng)度以及良好的抗氧化、抗腐蝕、抗疲勞等綜合性能，常用于制造航空發(fā)動 機(jī)渦輪盤、渦輪外環(huán)、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片等關(guān)鍵構(gòu)件。但是，GH696合金的合金化復(fù)雜，導(dǎo)熱性 差，工藝塑性低，在鍛造成形時變形抗力大，鍛造溫度區(qū)間窄，成形困難。如果鍛造工藝參數(shù) 選擇和控制不當(dāng)，鍛件內(nèi)部容易形成鍛造裂紋、晶粒度不均勻等缺陷，無法滿足使用要求。 優(yōu)化并選擇合理的鍛造工藝參數(shù)是獲得滿足要求的GH696鍛件的前提。
[0003] "蔡大勇.GH169及GH969高溫合金熱加工工藝基礎(chǔ)研究.秦皇島：燕山大學(xué)博士學(xué) 位論文，2003"公開了一種GH696合金熱塑性變形工藝參數(shù)的選擇方法，該方法基于熱模擬 壓縮試驗(yàn)獲得的流動應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，計(jì)算了能量耗散率，繪制了不同變形溫度和應(yīng)變速率 下GH696合金的能量耗散率等值線圖，獲得了能量耗散率最大值對應(yīng)的變形工藝參數(shù)。該方 法僅以能量耗散率最大為判定條件，優(yōu)選出某一最佳變形工藝參數(shù)，優(yōu)選的鍛造工藝參數(shù) 十分局限，未能優(yōu)化出GH696合金鍛造成形時合理的變形工藝參數(shù)范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有方法優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù)范圍窄的不足，本發(fā)明提供一種 GH696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方法。該方法基于熱模擬壓縮試驗(yàn)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù) 據(jù)，計(jì)算能量耗散率率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)0 A值;分別建立能量耗散率曲線圖和塑性 流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖，并將二者疊加構(gòu)建熱加工圖，確定最大能量耗散率m和€(幻< 〇區(qū)域 對應(yīng)的最大能量耗散率n2，以n2〈n < m作為判定依據(jù)，優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù);檢驗(yàn)鍛 造后的微觀組織。本發(fā)明方法通過引入塑性流動失穩(wěn)參數(shù)，以作為判定依據(jù)，可以 優(yōu)化出GH696合金合理的鍛造工藝參數(shù)范圍，適用范圍更加廣泛。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:一種GH696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方 法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：
[0006] (a)在變形溫度范圍為880°C~1120°C，應(yīng)變速率范圍為0.01s4~10s<的變形條 件下，分別對GH696合金進(jìn)行熱模擬壓縮試驗(yàn)，得到GH696合金高溫塑性變形時的流動應(yīng)力σ 和應(yīng)變ε數(shù)據(jù)；
[0007] (b)根據(jù)步驟(a)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，分別計(jì)算每一個變形溫度和應(yīng)變速 率下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值，再計(jì)算能量耗散率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)漢句值；
[0008] (c)將步驟(b)中得到的能量耗散率τι值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)值作為變形溫度 和應(yīng)變速率的函數(shù)分別繪制出能量耗散率曲線圖和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖；
[0009] (d)將步驟(C)獲得的兩個曲線圖疊加，構(gòu)建出GH696合金高溫變形時的熱加工圖；
[0010] (e)根據(jù)步驟(d)建立的熱加工圖，確定全部變形工藝參數(shù)下GH696合金高溫塑性 變形時最大能量耗散率值m以及塑性流動失穩(wěn)參數(shù)〇區(qū)域所對應(yīng)的最大能量耗散率 值叱，以n2〈n 作為判定依據(jù)，其所對應(yīng)的工藝參數(shù)為優(yōu)化后的GH696合金鍛造變形工藝 參數(shù)范圍；
[0011] (f)根據(jù)步驟(e)優(yōu)化后的工藝參數(shù)，對GH696合金進(jìn)行鍛造，檢測鍛造后的微觀組 織是否滿足要求。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是:該方法基于熱模擬壓縮試驗(yàn)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)， 計(jì)算能量耗散率率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)?(幻值;分別建立能量耗散率曲線圖和塑性流 動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖，并將二者疊加構(gòu)建熱加工圖，確定最大能量耗散率取和#(句< 〇區(qū)域?qū)?應(yīng)的最大能量耗散率，以n2〈n < m作為判定依據(jù)，優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù);檢驗(yàn)鍛造 后的微觀組織。本發(fā)明方法通過引入塑性流動失穩(wěn)參數(shù)，以n2〈n<m作為判定依據(jù)，可以優(yōu) 化出GH696合金合理的鍛造工藝參數(shù)范圍，適用范圍更加廣泛。
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明方法應(yīng)變?yōu)?.65時的能量耗散率曲線圖。
[0015]圖2是本發(fā)明方法應(yīng)變?yōu)?.65時的塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖。
[0016]圖3是本發(fā)明方法應(yīng)變?yōu)?.65時的熱加工圖，陰影部分為塑性流動失穩(wěn)參數(shù)小于0 的區(qū)域，虛線為該區(qū)域?qū)?yīng)的最大能量耗散率。
[0017] 圖4是在變形溫度為1060°C，應(yīng)變速率為0.01S4，最大應(yīng)變量為0.65條件下鍛造后 的GH696合金微觀組織照片。
[0018] 圖5是在變形溫度為1090°C，應(yīng)變速率為0.01S4，最大應(yīng)變量為0.65條件下鍛造后 的GH696合金微觀組織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 參照圖1-5。本發(fā)明GH696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方法具體步驟如下：
[0020] 選擇變形溫度為 880°C、910°C、940°C、970°C、1000°C、1030°C、1060°C、1090°C、 1120°C，應(yīng)變速率《為0.01 s-1、0.1 s-1、1. Os-1、10s-1，分別對GH696合金圓柱體試樣進(jìn)行熱模 擬壓縮試驗(yàn)，最大變形程度為50%，得到GH696合金高溫塑性變形時的流動應(yīng)力σ和應(yīng)變ε數(shù) 據(jù)。
[0021 ]選擇應(yīng)變?yōu)?.65時的流動應(yīng)力σ和應(yīng)變ε數(shù)據(jù)，計(jì)算不同變形溫度和應(yīng)變速率下的 應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值，再分別計(jì)算能量耗散率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)值;然后繪 制GH696合金應(yīng)變?yōu)?.65時的能量耗散率曲線圖（圖1)和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖（圖2); 將能量耗散率曲線圖（圖1)和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖（圖2)進(jìn)行疊加，得到GH696合金應(yīng) 變?yōu)?.65時的熱加工圖（圖3)。圖3中能量耗散率的最大值為0.53，陰影部分所對應(yīng)的能量 耗散率最大值為〇. 31。因而，應(yīng)變?yōu)?.65時，優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù)的依據(jù)為0.31〈η < 0.53,其所對應(yīng)的變形工藝參數(shù)范圍如表1所示。
[0022] 表1應(yīng)變?yōu)?.65時GH696合金合理的鍛造工藝參數(shù)
[0024] 應(yīng)變速率為0.01s-1，最大應(yīng)變量為0
.65時，分別在鍛造溫度為1060°C和1090°C條 件下對GH696合金進(jìn)行鍛造，然后檢測鍛造后的微觀組織（圖4和圖5)。圖4和圖5中的微觀組 織中的晶粒尺寸分布較均勻，無微觀缺陷，滿足鍛造組織要求。
[0025] (a)在變形溫度范圍為880°C~1120°C，應(yīng)變速率范圍為0.01s-1~10s- 1的變形條 件下，分別對GH696合金進(jìn)行熱模擬壓縮試驗(yàn)，得到GH696合金高溫塑性變形時的流動應(yīng)力σ 和應(yīng)變ε數(shù)據(jù)；
[0026] (b)根據(jù)步驟(a)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，分別計(jì)算每一個變形溫度和應(yīng)變速 率下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值，再計(jì)算能量耗散率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)#幻值；
[0027] (c)將步驟(b)中得到的能量耗散率τι值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)0幻值作為變形溫度 和應(yīng)變速率的函數(shù)分別繪制出能量耗散率曲線圖和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖；
[0028] (d)將步驟(c)獲得的兩個曲線圖疊加，構(gòu)建出GH696合金高溫變形時的熱加工圖；
[0029] (e)根據(jù)步驟(d)建立的熱加工圖，確定全部變形工藝參數(shù)下GH696合金高溫塑性 變形時最大能量耗散率值m以及塑性流動失穩(wěn)參數(shù)迓區(qū)域所對應(yīng)的最大能量耗散率 值叱，以n2〈n 作為判定依據(jù)，其所對應(yīng)的工藝參數(shù)為優(yōu)化后的GH696合金鍛造變形工藝 參數(shù)范圍；
[0030] (f)根據(jù)步驟(e)優(yōu)化后的工藝參數(shù)，對GH696合金進(jìn)行鍛造，檢測鍛造后的微觀組 織是否滿足要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種G冊96合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于包括w下步驟： (a) 在變形溫度范圍為880°C~1120°C，應(yīng)變速率范圍為O.Ols^~lOs^的變形條件下， 分別對GH696合金進(jìn)行熱模擬壓縮試驗(yàn)，得到GH696合金高溫塑性變形時的流動應(yīng)力0和應(yīng) 變ε數(shù)據(jù)； (b) 根據(jù)步驟(a)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，分別計(jì)算每一個變形溫度和應(yīng)變速率下 的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m值，再計(jì)算能量耗散率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)值； (C)將步驟(b)中得到的能量耗散率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)《(刮值作為變形溫度和應(yīng) 變速率的函數(shù)分別繪制出能量耗散率曲線圖和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖； (d) 將步驟k)獲得的兩個曲線圖疊加，構(gòu)建出G冊96合金高溫變形時的熱加工圖； (e) 根據(jù)步驟(d)建立的熱加工圖，確定全部變形工藝參數(shù)下GH696合金高溫塑性變形 時最大能量耗散率值niW及塑性流動失穩(wěn)參數(shù)巧巧區(qū)域所對應(yīng)的最大能量耗散率值 n2，Wri2句含化作為判定依據(jù)，其所對應(yīng)的工藝參數(shù)為優(yōu)化后的GH696合金鍛造變形工藝參 數(shù)范圍； (f) 根據(jù)步驟(e)優(yōu)化后的工藝參數(shù)，對G冊96合金進(jìn)行鍛造，檢測鍛造后的微觀組織是 否滿足要求。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GH696合金鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化方法，用于解決現(xiàn)有方法優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù)范圍窄的技術(shù)問題。技術(shù)方案是基于熱模擬壓縮試驗(yàn)獲得的流動應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，計(jì)算能量耗散率率η值和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)值；分別建立能量耗散率曲線圖和塑性流動失穩(wěn)參數(shù)曲線圖，并將二者疊加構(gòu)建熱加工圖，確定最大能量耗散率η1和區(qū)域?qū)?yīng)的最大能量耗散率η2，以η2<η≤η1作為判定依據(jù)，優(yōu)化GH696合金鍛造工藝參數(shù)；檢驗(yàn)鍛造后的微觀組織。本發(fā)明方法通過引入塑性流動失穩(wěn)參數(shù)，以η2<η≤η1作為判定依據(jù)，能夠優(yōu)化出GH696合金合理的鍛造工藝參數(shù)范圍，適用范圍更加廣泛。
【IPC分類】B21J5/00
【公開號】CN105537478
【申請?zhí)枴緾N201610059998
【發(fā)明人】李淼泉, 李宏, 許趙華
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月28日