基于二维面探的高温合金GH4169残余应力分析

目的 通过二维面探X射线衍射法测试高温合金GH4169的残余应力.方法 由于GH4169是Ni基高温合金,Ni合金在Cr靶下有较强衍射峰,因此采用Cr靶来测试GH4169合金的残余应力.二维面探仪有500个探测头,均匀分布在一个面上,根据每一个探测器测得的衍射角变化,就能得到500个方向上的应变值,再根据应力与应变之间的关系,就可以计算出材料的残余应力.结果 GH4169合金的德拜环只有一个衍射峰,而且衍射峰的强度随着角度α的变化而变化.这说明该材料的应力取向不均匀,存在较为明显的织构.该材料表面主应力方向上的残余应力测试值为-968 MPa,误差为62 MPa;切向上的残余应力测试值为24 MPa,误差为43 MPa.由于测试的GH4169合金是经过喷丸处理的,主应力方向上受残余压应力,而其测试结果 确为负值,说明此次测试结果 可信.结论 通过二维面探X射线衍射方法 测试材料残余应力从原理和实际操作上都是可行的,并成功测试出GH4169合金的残余应力.经喷丸处理后的GH4169材料受残余压应力的作用,且应力分布不均匀,存在较为明显的织构.     

基于DEFORM-2D的GH4169合金涡轮盘的热模锻残余应力研究

在GH4169合金涡轮盘的实际锻造过程中会产生残余应力,影响涡轮盘的完整性与机械性能。为此使用DEFORM-2D软件对某GH4169合金涡轮盘的热模锻过程进行了数值模拟,获得了涡轮盘上的残余应力分布特征。同时,使用XRD(X射线衍射)测试全尺盘表面残余应力,并与DEFORM-2D模拟结果进行对比,两者结果较为接近,DEFORM-2D模拟结果较为理想。然后,以正交实验对涡轮盘的热模锻工艺进行优化,并分析了不同工艺参数对涡轮盘热模锻残余应力的影响。结果表明,当坯料温度为1100℃,模具温度为1050℃,变形速率为2 mm·s~(-1),摩擦系数为0.2时,可以获得残余应力较小的涡轮盘。涡轮盘的残余应力主要集中在径向方向,轮毂、轮芯表面以及轮缘的过渡圆角处残余应力较大,易发生开裂。坯料温度对涡轮盘锻造残余应力的影响最大,其次为模具温度,而变形速率和摩擦系数的影响较小。