大规格镍合金管材精确挤压表面微观形貌模拟及预测数学模型研究

批准号:
51665032
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
42.0 万元
负责人:
贾智
依托单位:
学科分类:
E0508.成形制造
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李亚敏、胡勇、唐兴昌、高钰璧、豆正义、程小伟、李登禄
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中文摘要
表面形貌控制是超超临界发电机组用大规格镍基合金管材精确挤压成形时的关键问题。本课题拟通过改造热模拟试验机进行热挤压实验,利用AFM、SEM、EPMA、EBSD等检测方法,研究挤压时不同润滑状态和模具形貌对GH3625合金管材的内外表面形貌、表面成分和表面微观结构的影响规律。进而基于晶体塑性理论,构建包含润滑效果和模具表面形貌的镍管挤压过程表面形貌三维数值模拟模型,研究初始粗糙度、初始晶粒尺寸、织构、取向和模具表面状态与挤压后内外表面粗糙度的响应关系。最终根据摩擦学和材料表面工程的相关理论,推导镍管表面形貌与润滑状态、模具表面状态、工艺参数之间的数学模型,并结合数值模拟,得到控制镍管精确挤压成形时表面宏微观形貌的方法体系。
英文摘要
Surface morphology control is the key problem of precise extrusion of large diameter nickel base alloy pipe on ultra supercritical(USC) generating set. In this study,the effect of different lubrication conditions and mould morphology on internal and external surface morphology , surface composition and surface microstructure of GH3625 alloy tubing are analyzed through hot extrusion experiment on improved thermal simulated test machine coupled with detection method like AFM, SEM,EPMA and EBSD,etc. Then based on crystal plasticity model, mesoscopic 3-d numerical simulation model , which contained lubrication effect and the mold surface topography, are constructed to study corresponding correlations between initial roughness, initial grain size, texture, orientation ,mold surface state and the inner and outer surface roughness after extrusion. Finally, according to the relevant theories of tribology and surface engineering, the mathematical model between nickel pipe surface topography, lubrication state, mould surface state and process parameters is derived, and combined with numerical simulation, and ultimately getting method system of controling surface morphology and microstructure of nickel pipe during precise extrusion.
表面形貌控制是超超临界发电机组用大规格镍基合金管材精确挤压成形时的关键问题。本项目通过物理模拟与数值模拟相结合的方法,研究了GH3625合金管材热挤压过程中微观组织演变规律及管材表面形貌的形成过程,得到了以下结论:. (1)GH3625合金热变形过程中随着变形温度的降低和应变速率的增大,动态再结晶形核机制由不连续的动态再结晶(DDRX)形核机制向连续的动态再结晶(CDRX)形核机制发生部分转变。孪晶界的分数在低温下随温度升高而逐渐增加,而在高温下随温度升高而逐渐减小,热变形过程中形成的裂纹是典型的准解理断裂裂纹,断裂模式主要为穿晶断裂。. (2)研究表明通过控制喷丸的覆盖率、弹丸的速度和直径调控模具表层形貌可以在润滑状态下改善管材表面质量,喷丸强化后模具的耐磨性得到了很好的提高,在石墨润滑条件下这种提高更为明显。GH3625在热变形过程中应变速率对晶粒形态和取向以及显微硬度有很大的影响,同一温度下,随着应变速率的增大,摩擦系数和磨损体积先减小,后增大。应变速率为0.1s-1和1 s-1时,既可以完全完成再结晶,又可以防止晶粒长大,晶粒相对较小,并且为自由取向,材料硬度较大。. (3)润滑剂的作用效果对管材表面形貌有很大影响,不均匀润滑条件下,摩擦大的表面的应力值、应变值和流动速率值与润滑良好表面的值差别很小,两者的温度差别最大,两者的临界损伤值在出模口后差别较大。研究不同模具材料对管材表面形貌的影响规律发现,陶瓷对GH3625合金的摩擦系数随着滑动速度的增大而减小,磨损率随着滑动速度的增大而先增大后减小,磨损后形貌相对光滑,磨痕呈“U”形。GH3625与陶瓷接触时磨损率较小,表面质量较高,热挤压时采用陶瓷模具可提高制品表面质量和力学性能,减小模具磨损。. 本项目的研究成果为GH3625合金管材挤压过程中的微观组织调控和表面形貌控制提供了理论指导和依据。
期刊论文列表
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Study on Friction and Wear Behavior of Inconel 625 Superalloy during Hot Extrusion
Inconel 625高温合金热挤压摩擦磨损行为研究
DOI:10.1155/2020/5453703
发表时间:2020-02
期刊:Advances in Materials Science and Engineering
影响因子:--
作者:Wang Yanjiang;Zhao Sixiang;Jia Zhi;Ji Jinjin;Liu Dexue;Guo Tingbiao;Ding Yutian
通讯作者:Ding Yutian
High-temperature deformation behavior and processing map of the as-cast Inconel 625 alloy
铸态Inconel 625合金的高温变形行为及加工图
DOI:10.1007/s12598-020-01474-6
发表时间:2020-07-02
期刊:RARE METALS
影响因子:8.8
作者:Jia, Zhi;Gao, Ze-Xi;Ding, Yu-Tian
通讯作者:Ding, Yu-Tian
Evolution of Twin Boundaries and Contribution to Dynamic Recrystallization and Grain Growth of Inconel 625
Inconel 625 双晶界的演变及其对动态再结晶和晶粒长大的贡献
DOI:10.1002/adem.201900426
发表时间:2019
期刊:Advanced Engineering Materials
影响因子:3.6
作者:Jia Zhi;Gao Zexi;Ji Jinjin;Liu Dexue;Guo Tingbiao;Ding Yutian
通讯作者:Ding Yutian
Study of the Dynamic Recrystallization Process of the Inconel625 Alloy at a High Strain Rate
Inconel625合金高应变率动态再结晶过程研究
DOI:10.3390/ma12030510
发表时间:2019-02-01
期刊:MATERIALS
影响因子:3.4
作者:Jia, Zhi;Gao, Zexi;Ding, Yutian
通讯作者:Ding, Yutian
Effect of Glass Lubricant on the Hot Extrusion of Inconel 625 Alloy
玻璃润滑剂对Inconel 625合金热挤压的影响
DOI:10.1007/s12666-020-02084-7
发表时间:2020-09
期刊:Transactions of the Indian Institute of Metals
影响因子:1.6
作者:Zhi Jia;Xuan Sun;Jinjin Ji;Yanjiang Wang;Baolin Wei;Lidan Yu
通讯作者:Lidan Yu
Inconel625合金微观组织结构热敏特性及其使役性能研究
- 批准号:--
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:33万元
- 批准年份:2022
- 负责人:贾智
- 依托单位:
国内基金
海外基金
