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無錫國勁合金有限公司
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閱讀：405發布時間：2016-10-22
葉片是超臨界汽輪機的重要零部件,長期處在高溫、高壓的惡劣環境下運行,此類鍛件對成形質量及組織性能要求較高。2Cr12NiMo1W1V鋼作為一種新型超臨界汽輪機葉片重要材料,具有較好高溫性能,能適應超臨界汽輪機葉片復雜的工作環境,但目前關于該合金鍛壓成形工藝的制定及優化只能依靠經驗,不僅成本高,而且穩定性差。因此,有必要對該合金熱塑性行為及組織演變規律進行研究。論文基于熱模擬壓縮實驗和金相實驗,對2Cr12NiMo1W1V鋼的高溫塑性變形行為及動態再結晶轉變規律進行分析研究,主要研究工作如下:①分析2Cr12NiMo1W1V鋼的熱塑性變形行為,建立流變應力預測模型。采用Gleeble試驗機對2Cr12NiMo1W1V鋼進行等溫熱模擬壓縮實驗,研究不同變形條件下的流變應力,分析溫度、應變速率、應變對其塑性流變行為的影響。并建立Z參數修正Arrhenius本構模型以及BP神經網絡流變應力預測模型,通過與實驗值對比檢驗,發現建立的模型精度較高,可對合金的流變行為進行描述。②研究2Cr12NiMo1W1V鋼的高溫鍛造的加工性。基于動態材料模型理論和流變失穩準則,建立合金在不同應變下的熱加工圖并進行分析,探討合金的高溫變形機制,分析其可加工性,確定合金的變形的“安全區”和“失穩區”,結合金相組織分析確定合金的較好成形區域。③構建2Cr12NiMo1W1V鋼的動態再結晶模型。引入加工硬化速率?,判斷動態再結晶臨界應變值,確定臨界應變與峰值應變的關系,并建立峰值應變方程;根據Deform提供的材料模型建立合金的動態再結晶體積百分數、晶粒尺寸模型。④檢驗建立2Cr12Ni Mo1W1V鋼材料模型的適用性。將建立的合金材料本構模型、動態再結晶模型導入至Deform中,對2Cr12NiMo1W1V鋼的壓縮過程進行模擬,從成形性能和組織轉變兩方面對模擬結果進行分析,并與實驗進行對比,檢驗所建立的材料模型的適用性。2Cr12NiMo1W1V鋼超臨界汽輪機葉片鍛壓成形工藝的制定及優化、模具設計、設備選型等提供實踐指導,具有較好的工程應用價值。
采用拉伸試驗機、金相顯微鏡、透射電鏡(TEM)對不同溫度、不同應變速率下2Cr12Ni Mo1W1V葉片鋼的力學性能和微觀組織進行分析。結果表明,2Cr12Ni Mo1W1V鋼的高溫拉伸性能優良。隨著溫度升高,試驗鋼強度指標降低,塑性指標升高,900℃的斷面收縮率達到94.1%,試樣對應變速率的敏感性較小。隨溫度升高,試驗鋼位錯密度明顯減少,位錯線變為直長條狀。300℃時出現含V量較高、彌散分布的新析出相,鋼塑性變差。900℃時,大部分馬氏體分解為鐵素體+碳化物,少部分區域發生再結晶,電子衍射圖顯示碳化物為M23C6,且其晶帶軸[011]與基體晶帶軸[001]平行。
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