《難變形金屬熱強旋成形機理及形/性一體化控制研究》是依託華南理工大學，由夏琴香擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：難變形金屬熱強旋成形機理及形/性一體化控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：夏琴香
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
難變形金屬在室溫下變形抗力大、塑性差，常溫下進行塑性成形極為困難。鎳基高溫合金被稱為發動機的心臟，現有的鎳基高溫合金筒形件多採用板料卷制後焊接的方法生產。項目首次提出採用熱強旋方法來實現具有高尺寸精度要求的薄壁鎳基高溫合金筒形件的完整製造，並對其熱強旋成形機理及形/性一體化控制方法展開研究。重點研究能對製件的巨觀尺寸精度及微觀組織結構進行形/性一體化控制的方法、以達到在獲得高精度薄壁筒形件的同時能滿足其高溫服役性能的要求；建立起難變形金屬高溫本構模型及變形-傳熱-微觀組織耦合的有限元模型，以實現熱強旋過程巨觀塑性變形和微觀組織演變的耦合模擬，揭示其塑性變形的本質；研製出相應的工藝裝備、旋制出難變形鎳基高溫合金（Haynes230）薄壁筒形件，並形成相應的熱強旋工藝設計規範，為熱強旋技術在航空噴氣發動機等高端技術領域及各種工業燃氣輪機等傳統技術領域的推廣套用奠定夯實的理論基礎及實踐依據。
結題摘要
難變形金屬在室溫下變形抗力大、塑性差，常溫下進行塑性成形極為困難。鎳基高溫合金被稱為發動機的心臟，現有的鎳基高溫合金筒形件多採用板料卷制後焊接的方法生產。項目採用熱強旋方法實現了具有高尺寸精度及性能要求的薄壁鎳基高溫合金（Haynes230）筒形件的完整製造，並對其熱強旋成形機理及形/性一體化控制方法展開了研究。項目提出採用高溫平面應變壓縮試驗作為筒形件熱反旋時的物理模擬試驗，構建出了可準確預測Haynes230合金高溫流變行為的本構模型。建立了動態再結晶動力學模型、動態再結晶晶粒尺寸模型，實現了熱強旋過程的變形-傳熱-組織演變有限元數值模擬。構建了微觀組織演變元胞自動機模擬模型，解決了基體晶粒及再結晶晶粒識別、晶界可視化等建模關鍵技術問題，實現了熱強旋過程中微觀組織演變的動態觀測。提出基於熱加工圖來研究熱強旋過程中材料的微觀組織演變機制、流變失穩機制及成形工藝條件。研製出了相應的熱強旋工藝裝備，在基於熱加工圖獲得的有利於動態再結晶及塑性成形條件的基礎上，進行了Haynes230合金筒形件熱強旋成形實驗研究。獲得了旋壓工藝參數對熱強旋筒形件巨觀成形質量及微觀組織演變的影響規律，並揭示出熱強旋過程筒形件內壁裂紋等典型缺陷的成因。採用灰色關聯度法進行了巨觀成形質量及組織性能協同研究的多目標最佳化，實現了難變形金屬筒形件的熱強旋過程形/性一體化控制。高溫（800℃）力學性能測試結果表明，與原始管坯相比，Haynes230筒形旋壓件的屈服強度及抗拉強度分別最大提高了65.1%和46.5%。本項目的完成，實現了難變形金屬筒形件的高精度、高性能、低成本製造，對推動高端核心裝備先進成形技術的發展和完善具有重大的科學意義和套用價值。
