FGH4097合金热等静压成形数值模拟

基于连续介质理论,应用Shima模型描述FGH4097合金粉末热等静压的致密化变形规律,采用有限元分析软件MSC.marc对装FGH4097合金粉末圆柱包套的热等静压过程进行了数值模拟和试验验证,分析了包套的变形规律以及温度场对坯料致密化过程的影响。结果表明:在热等静压过程中,Shima模型对描述FGH4097合金粉末的致密化过程具有较高的精度,圆柱包套的数值模拟结果和试验结果的尺寸误差控制在2%以内;包套的厚度以及边角效应对热等静压过程中坯料的收缩变形有着显著的影响;热等静压过程中坯料内温度梯度所导致的应力状态差异使得坯料的收缩偏离各向同性。     

TC11钛合金粉末涡轮盘热等静压成形数值模拟研究

为了成形复杂结构的涡轮盘零件,采用粉末热等静压工艺(HIP),设计了粉末净成形和粉-固扩散连接成形两种方案,使用MSC.MARC软件,在Shima模型中嵌入TC11钛合金材料参数进行数值模拟研究。模拟结果显示:粉末净成形的模具变形是粉-固扩散连接成形的2倍左右;粉末净成形的粉末体在热等静压后,关键部位出现明显的密度梯度分布,相对密度较低,粉-固扩散连接成形的相对密度分布的均匀性优于粉末净成形,所以粉-固扩散连接成形方案优于粉末净成形方案。试验结果显示:热等静压工艺可以实现闭式涡轮盘的净成形。     

热等静压温度对FGH95合金组织和持久性能的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压处理、组织形貌观察及持久性能测试,研究热等静压温度对合金组织结构与持久性能的影响。结果表明:在低于γ′相溶解温度进行热等静压时,粗大γ′相沿颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度的升高,合金中一次粗大γ′相的数量、尺寸逐渐减小,经1 140℃固溶处理后,晶粒尺寸无明显变化;合金经1 180℃热等静压及完全热处理后,粗大γ′相完全溶解及γ′相贫化区消失,晶粒尺寸明显长大,γ′相和细小碳化物沿晶界及晶内弥散析出,因而合金具有较好的持久性能;合金在持久性能测试期间的变形机制是位错在基体中滑移及剪切γ′相。     

热等静压温度对FGH95合金组织及点阵常数的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压（HIP）处理、组织形貌观察及XRD谱线分析,研究了热等静压温度对合金组织与平均点阵常数的影响。结果表明,在低于γ＇相溶解温度热等静压时,合金中粗大γ＇相沿原始颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度提高,合金中粗大γ＇相的数量、尺寸逐渐减小;经1180℃HIP后,合金中粗大γ＇相完全溶解,晶粒尺寸明显长大。由于γ、γ＇两相的平均点阵常数相近,其叠加作用使合金中γ、γ＇两相的X射线衍射峰不对称,对不同温度热等静压合金进行XRD谱线测定及分析表明,随热等静压温度提高,合金中γ、γ＇两相在室温的平均点阵常数略有增大,而晶格错配度的绝对值略有减小。     

FGH96合金挤压变形工艺数值模拟

利用DEFORM-3D有限元软件对FGH96合金挤压工艺进行了研究,通过正交试验设计的方法研究了坯料温度、挤压速度、摩擦条件、模具锥角和模具工作带长度对挤压载荷的影响;同时具体研究了挤压速度和模具锥角对挤压载荷和挤压件温度的影响,以及不同条件下的等效应变的分布规律,并对挤压过程中可能出现的缺陷进行了预测,为工艺实验的研究提供了参考.     

基于Ti-6Al-4V的热等静压与温压成形数值模拟对比研究

为对比研究钛合金的热等静压和温压成形工艺特点,以典型圆柱件成形为例,采用MSC.MARC软件,选取了Shima模型嵌入Ti-6Al-4V材料模型进行数值模拟.通过分析两种工艺过程中粉末体的流动情况和致密度分布,得出粉末体的热等静压是一个先向外膨胀再向中心收缩,最终达到全致密的过程,致密度分布均匀;而温压成形是沿着冲头方向直接进行收缩,致密度不高并存在明显的梯度现象.通过两种成形特点的对比,能分别预测成形方法的变形以及指导两种成形方法的选取.     

热等静压(HIP)工艺的发展

1976年,Ｈｏｗｍｅｔ公司首先开始把热等静压(ＨＩＰ)技术用于宇航工业。热等静压的部件能满足关键的、高应力场合的应用。今天,ＨＩＰ的应用领域已经迅速扩大到汽车(涡轮增压轮和柴油机阀杆),医药(置换器),石油(阀体),以及化学加工等工业方面。ＨＩＰ工艺为这些领域的工程师们提供了比采用传统工艺如铸造和锻造工艺生产部件更大的设计自由度。采用传统工艺不能制造的部件,现在可以采用ＨＩＰ工艺完成。ＨＩＰ工艺应用的迅速发展,导致燃气轮机工业标准的深化。这些标准要求消除精铸件中的收缩气孔率,如在日益复杂的叶片翼型方面。ＨＩＰ工艺…     

二次热等静压对TC4合金组织的影响

研究了二次热等静压(HIP)工艺对不同起始组织HIP态TC4合金显微组织的影响.结果表明,二次HIP主要通过扩散进行组织的致密化,致密化过程中形成等轴块状α相填充孔洞,同时原始致密组织中片状α相层片间距增大.与首次HIP相比,二次HIP的致密化过程相对较慢,孔隙尺寸较大体积分数高的初始组织,经二次HIP后会形成不均匀组织,为了获得细小均匀的致密组织,应尽量在首次HIP时完成致密化.     

SiCf/Ti60复合材料预制体热等静压致密化过程数值模拟

采用有限元方法对SiCf/Ti60复合材料预制体的热等静压致密化过程进行了模拟研究,研究分析了预制体中先驱丝排布方式、SiC纤维的体积分数和热等静压工艺参数对复合材料预制体致密化行为的影响.结果表明,SiCf/Ti60复合材料预制体在热等静压致密化过程中呈现出4个阶段特征;先驱丝堆垛排布方式对预制体的致密化行为有一定的...     

喷丸强化对FGH4097粉末高温合金室温高周疲劳极限的影响

对FGH4097粉末高温合金进行喷丸强化,测定室温下高周疲劳极限,利用SEM观察疲劳断口特征及喷丸表面形貌,X射线应力仪和超微小动态显微硬度仪测定试样表层残余应力(σr)和超显微硬度(DHV),采用EBSD及TEM观察喷丸强化层的微观特征。结果表明:室温下,与未喷丸试样相比,喷丸后残余压应力更大、更深、更稳定,有利于提高疲劳裂纹萌生抗力及降低裂纹扩展速率;喷丸表层的高位错密度、大量小角度晶界及软取向晶粒数量减少阻碍疲劳裂纹在表面萌生,从而FGH4097高周疲劳极限提高20.7%。     

FGH96合金挤压过程的数值模拟与试验研究

根据刚塑性有限元理论,基于DEFORM-3D软件平台,对FCH96合金不同参数(摩擦因子、模具与坯料之间的热传导系数)下的挤压过程进行了模拟研究.获得了挤压载荷、温度变化、等效应变场以及金属流线等规律,从而为FGH96合金的实际挤压过程提供了参考,为工艺参数的优化提供了基础.研究成果在实际应用中,得到了良好的挤压件.     

TiAl合金粉末热等静压技术研究进展

TiAl合金具有高熔点、低密度、高比强度,良好的高温抗氧化、抗蠕变等性能,在航空航天及汽车发动机等领域应用前景广阔。粉末热等静压技术能够实现复杂形状TiAl合金零件的一体化成形,并且获得的零件晶粒尺寸细小、成分均匀、力学性能优异。本文介绍了TiAl合金雾化粉末制备原理与粉末热等静压致密化技术,评述了TiAl合金雾化粉末及经过热等静压和热处理后组织性能的研究进展,分析了TiAl合金粉末热等静压技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展提出展望。     

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130 ℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080 ℃,应变速率0.0001~0.004 s^-1。     

FGH95合金中γ'相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIP FGH95高温合金经热处理后,基体中γ'相的形貌、分布和稳定性.结果表明:合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织.基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ'相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ'颗粒,其中大的方形γ'相颗粒尺寸约为0.5～0.8 um,并呈8个一组排列,此8个一组排列的γ'颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温γ'相分裂而形成.进一步观察发现,分裂后的方形γ'相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小γ'相的重新析出,并且随着新析出γ'相的长大原来的方形γ'相颗粒逐渐消失.     

热等静压成形Inconel 718粉末合金的显微组织和力学性能

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(electrode induction melting gas atomization,EIGA)制备了Inconel718预合金粉末,并利用SEM对合金粉末进行了表征,通过预合金粉末热等静压工艺制备了Inconel 718粉末合金坯料并测试了力学性能。研究结果表明,镍基合金Inconel 718易于制得化学成分满足要求的洁净粉末,但热等静压过程中碳化物形成元素扩散至粉末表面,并以氧化物为核心生成包含Ti和Nb的碳化物以及Ni3Nb的硬质薄膜,形成粉末高温合金的原始颗粒边界(prior particle boundaries,PPBs),使粉末合金的塑性、韧性和持久性能低于锻造合金。通过后续工艺抑制或消除热等静压过程中产生的原始颗粒边界可显著提升材料的综合力学性能。     

热等静压对电子封装60wt%Si-Al合金组织与性能的影响

采用喷射成形技术制备了新型电子封装材料60wt%Si-Al合金,选用两种热等静压工艺对其进行致密化处理,研究热等静压对材料组织和性能的影响。观察、分析了热等静压致密化后合金组织,测试了热等静压后合金的致密度、导热及热膨胀性能。结果表明,热等静压可有效减少或消除喷射成形60wt%Si-Al合金坯件内部的缩松缩孔,使合金接近理论密度。固态(520℃)热等静压后的合金相比半固态(600℃)热等静压合金,表现出更高的致密度、热导率和更低的热膨胀系数。     

FGH95合金中γ＇相稳定性研究

利用扫描电镜和透射电镜观察分析了热等静压HIPFGH95高温合金经热处理后,基体中γ＇相的形貌、分布和稳定性。结果表明：合金经热处理后基体为再结晶晶粒与原始枝晶的混晶组织。基体中除了晶界上分布的固溶处理未溶的棒状γ＇相颗粒外,在再结晶晶粒内部还存在有大、中、小3种尺寸的γ＇颗粒,其中大的方形γ＇相颗粒尺寸约为0．5～0．8μm,并呈8个一组排列,此8个一组排列的y’相颗粒是由合金在1160℃固溶冷却过程中所形成的单个高温y,相分裂而形成。进一步观察发现,分裂后的方形y’相颗粒在后续热处理过程中又发生了不稳定分解,在其颗粒内部有细小y＇相的重新析出,并且随着新析出y’相的长大原来的方形y’相颗粒逐渐消失。     

基于Ti-6Al-4V的热等静压与温压成形数值模拟对比研究

为对比研究钛合金的热等静压和温压成形工艺特点,以典型圆柱件成形为例,采用MSC.MARC软件,选取了Shima模型嵌入Ti-6Al-4V材料模型进行数值模拟。通过分析两种工艺过程中粉末体的流动情况和致密度分布,得出粉末体的热等静压是一个先向外膨胀再向中心收缩,最终达到全致密的过程,致密度分布均匀;而温压成形是沿着冲头方向直接进行收缩,致密度不高并存在明显的梯度现象。通过两种成形特点的对比,能分别预测成形方法的变形以及指导两种成形方法的选取。     

不同三级时效热处理对FGH4097合金显微组织和γ'相演化的影响

采用光学显微镜和扫描电镜研究了 FGH4097粉末高温合金经9种不同三级时效工艺处理后的显微组织和γ'相的演变.结果表明:不同时效制度下FGH4097合金的光学显微组织变化不大,均未见原始粉末颗粒边界组织;不同时效制度对合金的二次γ'相的形态有一定的影响,对三次γ'相的平均尺寸、面积分数、颗粒密度和尺寸分布有明显的影响...     

热等静压对ZL205A壳体铸件缺陷及力学性能的影响北大核心CSCD

研究了热等静压(520℃±10℃,120 MPa,2 h)对ZL205A合金壳体铸件缺陷、组织及力学性能的影响。结果表明:铸件缩松缺陷等级为4级,热等静压后经X光检测未见缺陷;T5处理后,铸件本体抗拉强度由428 MPa提高到477 MPa,伸长率由2.3%提高到6.8%;热等静压后铸件晶粒度无变化。