GH4169合金的反常应力松弛行为

对GH4169合金在500,620,720℃下进行了应力松弛、蠕变和热膨胀试验,结合显微组织观察研究了合金的应力松弛行为。结果表明:在500℃和620℃应力松弛试验过程中,GH4169合金的应力随时间的延长反常增大,在蠕变过程中表现为负蠕变应变,而在720℃下合金的应力松弛和蠕变行为均正常;在不同温度热膨胀试验过程中,GH4169合金均出现了收缩现象;γ″相析出使得γ基体的晶格常数减小,是导致GH4169合金在620℃下应力反常增大的主要原因。     

GH4169合金高温变形过程本构方程

使用MMS-300热模拟实验机对GH4169合金在变形温度950℃,980℃,1000℃,1020℃,1040℃,1060℃,1100℃及变形速率0.01mm/s,0.1mm/s,1mm/s,10mm/s条件下进行压缩实验。其中,压下率为50%。在热压缩变形过程中,当温度升高或变形速率减小时,流变应力降低。根据不同的热变形参数对流变应力的影响,利用线性回归的方法分析了Arrhenius形式的本构方程,并求出激活能Q=505.649kJ/mol。最终,建立描述GH4169合金热变形规律的本构方程并分析其预测精度。结果表明:在不同热变形参数下,其流变应力的预测值与实验值的符合程度良好,平均相对误差为5.13%,线性相关度为0.977。     

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。     

GH4169合金不同热变形条件下的流变应力研究

在Gleeble－3500型热加工模拟试验机上进行了GH4169镍基合金的高温压缩试验,变形温度为980℃～1100℃、应变速率为0,01s^-1、0,1s^-1、1s^-1、10s^-1,变形程度为50％。通过绘制真应力一真应变曲线,研究了GH4169镍基高温合金高温下的流变应力行为。结果表明：GH4169是应变速率和变形温度敏感型材料,变形温度升高和应变速率减小使流变应力显著减小;在变形的初始阶段,流变应力迅速增加,在到达峰值后,随着应变的增加,流变应力逐渐下降,并趋于一稳定值。采用简化后的双曲正弦模型Arrhenius方程,建立了GH4169高温条件下的本构方程,运用该方程计算出的峰值应力与试验测量值相比,拟合度达到了95.95％。     

蠕变损伤本构方程的优化特性

研究了蠕变损伤统一本构方程优化模型的特性,分析了传统的基于沿搜索方向进行迭代的优化方法失败的原因,指出了适合求解这类问题的优化方法应具有的性质。最后用进化规划对这一问题进行了求解,取得了很好的效果,所得结论对同类问题有一定的指导作用。     

镍基高温合金 GH4169电解加工残余应力研究

针对镍基高温合金GH4169材料开展电解加工试验,确定试件在不同电流密度下的材料溶解速度;开展不同深度下的电解加工试验,每溶解10 μm左右的深度,测量残余应力,确定GH4169磨削件的残余应力层深度约为50 μm.为了避免磨削应力层对结果的影响,确定电解加工深度约为180 μm,开展不同电流密度的电解加工试验.检测分...     

核电厂反应堆压力容器O型密封管用GH4169合金的热加工性能及组织演变

利用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了高温合金GH4169在温度1 000～1 150℃,应变速率0.01～10 s^-1变形参数下的热加工性能及组织演变规律。获得了合金的真应力-真应变曲线,随后构建了Arrhenius本构方程、加工图与热变形机理图。结果表明,增加应变速率或降低变形温度会导致变形抗力增大,其中1 000℃下的变形抗力可达到400 MPa。合金在峰值应变与稳态应变下的热变形激活能分别为436.469 6,399.20 kJ/mol;失稳加工窗口出现在3～10 s^-1的高应变速率区;而经1 025～1 075℃,0.05～0.6 s^-1变形后,出现晶粒尺寸为10μm的完全动态再结晶组织,因此该参数区间可作为GH4169合金的最佳热加工窗口。     

GH4169高温合金铣削力试验研究

针对高温合金材料GH4169的切削加工性差的特点,设计了铣削力测量试验,以研究切削用量、冷却措施等因素对高温合金数控铣削过程产生的铣削力的影响。通过铣削试验分析,得到了切削参数与铣削力的变化曲线,提供了合理的切削参数;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过了试验验证;进行了干切削与乳化液冷却的铣削力对比试验。试验表明选择合理的切削参数和冷却措施能有效抑制铣削力的产生。     

高温合金GH4169疲劳裂纹尖端组织观察

本文通过透射电镜观察分析了高温合金GH4169疲劳裂纹尖端的组织,比较了裂纹附近组织与基体组织的异同,对深入探索GH4169合金裂纹形成机制具有重要意义。研究结果表明：GH4169合金裂纹两侧及裂纹前端存在大量挛晶,挛晶主要分布在距裂纹表面10-20um深度范围内;对这种高温合金而言,高应变速率下,孪生是主要变形机制之一;用高分辨电镜观察裂纹截面试样,发现挛晶层与裂纹表面之间还有一层多晶组织,主要由GH4169合金中的面心立方结构Y相组成,多晶层厚度约200—500nm。     

GH4169高温合金钢加热温度与组织性能研究

本文针对饼重4169合金在不同的热处理温度条件下得到的组织和性能进行研究。通过对GH4169合金金相组织的对比分析和对该合金在不同、的温度下进行高温拉伸实验后的力学性能分析,结果表明金相组织为均匀分布的等轴晶;随藉谥度的升高,合金的抗拉强度越低,塑性越好,舍金的硬度也随温度升高而降低。     

GH4169高温合金切削仿真分析及工艺参数优化

以GH4169高温合金为切削仿真分析对象,采用田口法、信噪比分析、极差分析和交互作用分别得出切削深度对切削力影响最大,切削速度对切削温度影响最大,切削温度随着切削速度和进给量的增大而略有增大,切削力随着切削深度和进给量的增大而显著增大,切削力增大会使切削温度升高。运用多目标遗传优化算法,得出切削参数的帕累托最优解集,优化结果和仿真试验结果误差率小于5%。     

陶瓷结合剂CBN砂轮磨削GH4169高温合金的磨削加工性与磨削表面完整性

本文对ＣＢＮ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金的磨削加工性和磨削表面完整性进行了系统研究。研究了ＣＢＮＳ轮磨削ＧＨ４１６９高温合金时磨削参数对磨削力、磨削温度和磨削比的影响规律；在正交试验和显著性分析的基础上．建立了磨削力和磨削温度的经验公式。在ＣＢＮ砂轮磨削ＧＨ４１６９高温合金磨削表面完整性的试验研究中，对磨削表面粗糙度、磨削表面硬化及磨削表面残余应力进行了研究．建立了表面完整性指标与磨削参数之间的关系。并根据正交试验建立了磨削表面粗糙度的经验公式。     

磨削参数对GH4169高温合金磨削表面特征影响研究

采用单因素试验法,使用不同特性的砂轮进行GH4169高温合金的外圆磨削试验,研究了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮对GH4169高温合金磨削表面特征中表面粗糙度和表面形貌的影响,分析了各磨削工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并分析了单晶刚玉砂轮和CBN砂轮切屑的形态,还检测了磨削加工的表面形貌。结果表明：采用粒度为80、中软级、陶瓷结合剂的单晶刚玉砂轮磨削GH4169高温合金时,其磨削表面粗糙度较小,表面特征较稳定;磨削进给运动轨迹构成了试件已加工表面形貌轮廓的主要特征。在工件速度为8~21.66m/min、砂轮速度为15~30m/s、径向进给量为0.005~0.02mm、纵向进给量为1.3~3.6mm/r范围内,可以保证表面粗糙度Ra在0.14μm以内。     

高速车削镍基高温合金GH4169的切削力仿真研究

基于Deform 3D仿真软件建立了GH4169高温合金高速车削的有限元模型,采用四因素三水平正交试验方法研究了切削用量和刀具几何参数对切削力的影响规律,并建立了切削力经验公式。研究结果表明:在高速车削GH4169的过程中,对切削力影响最大的参数是切削深度,其次是进给量和前角,最后是刀尖圆弧半径;切削力随切削深度和进给量的增大而增大,随前角的增大呈现先降低又升高的趋势,而刀尖圆弧半径增大时切削力变化不大;最佳参数组合为:进给量0.2mm/r,切削深度0.4mm,前角10°,刀尖圆弧半径0.2mm。     

GH4169插铣参数对切削力的影响规律研究

为了优化高温合金GH4169插铣加工过程中的切削参数,采用正交试验法进行高温合金GH4169的铣削试验。基于试验法建立了切削力与切削参数之间的经验公式,分析了各切削参数对切削力的影响规律。运用方差分析法检验了经验公式的显著性。结果表明:F_x、F_y、F_z都随着切削速度V_c、每齿进给量f_z、径向切深a_e的增大而增大;三个方向的切削力受径向切深a_e的影响最大,其次是切削速度V_c,每齿进给量f_z的影响最小,且Z方向切削力F_z大于X、Y方向切削力F_x、F_y。     

强流脉冲电子束作用下镍基高温合金GH4169的微观结构及腐蚀性能

利用强流脉冲电子束(High current pulsed electron beam,HCPEB)技术对镍基高温合金GH4169进行表面处理,利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和透射电子显微镜(Transmission electron microscopy,TEM)对HCPEB诱发的微观结构进行详细的表征,并考察HCPEB辐照处理后样品表面的腐蚀性能。试验结果表明,HCPEB辐照后GH4169合金表面发生熔化并形成熔坑,熔坑密度随辐照次数的增加而降低,尺寸较大的第二相颗粒等可随着熔坑的喷发而清除,进而实现表面净化。HCPEB辐照后GH4169合金表面形成3~5μm厚的重熔层,重熔层内部以尺寸在100 nm左右的纳米晶为主,HCPEB辐照还可在表层诱发强烈的塑性变形,形成高密度的位错及变形孪晶等变形结构。HCPEB辐照显著地改善了GH4169合金的耐蚀性能,腐蚀性能的改善主要归因于表面净化效应以及表层纳米重熔层和高密度的晶体缺陷的形成,这些微观结构促进了表层钝化膜的形成,起到保护基体的作用。     

Creep-fatigue crack growth behavior in GH4169 superalloy

This study aims to examine the crack growth behavior of turbine disc GH4169 superalloy under creep-fatigue loading. Crack growth experiments were performed on compact tension specimens using trapezoidal waveform with dwell time at the maximum load at 650 °C. The crack growth rate of GH4169 superalloy significantly increased with dwell time. The grain boundaries oxidize during the dwell process, thereby inducing an intergranular creep-fatigue fracture mode. In addition, testing data under the same dwell time showed scattering at the crack growth rate. Consequently, a modified model based on the Saxena equation was proposed by introducing a distribution factor for the crack growth rate. Microstructural observation confirmed that the small grain size and high volume fraction of the d phase led to a fast creep-fatigue crack growth rate at 650 °C, thus indicating that two factors, namely, fine grain and presence of the d phase at the grain boundary, increased the amount of weakened interface at high temperature, in which intergranular cracks may form and propagate.