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无锡国劲合金有限公司
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阅读：415发布时间：2016-10-22
叶片是超临界汽轮机的重要零部件,长期处在高温、高压的恶劣环境下运行,此类锻件对成形质量及组织性能要求较高。2Cr12NiMo1W1V钢作为一种新型超临界汽轮机叶片重要材料,具有较好高温性能,能适应超临界汽轮机叶片复杂的工作环境,但目前关于该合金锻压成形工艺的制定及优化只能依靠经验,不仅成本高,而且稳定性差。因此,有必要对该合金热塑性行为及组织演变规律进行研究。论文基于热模拟压缩实验和金相实验,对2Cr12NiMo1W1V钢的高温塑性变形行为及动态再结晶转变规律进行分析研究,主要研究工作如下:①分析2Cr12NiMo1W1V钢的热塑性变形行为,建立流变应力预测模型。采用Gleeble试验机对2Cr12NiMo1W1V钢进行等温热模拟压缩实验,研究不同变形条件下的流变应力,分析温度、应变速率、应变对其塑性流变行为的影响。并建立Z参数修正Arrhenius本构模型以及BP神经网络流变应力预测模型,通过与实验值对比检验,发现建立的模型精度较高,可对合金的流变行为进行描述。②研究2Cr12NiMo1W1V钢的高温锻造的加工性。基于动态材料模型理论和流变失稳准则,建立合金在不同应变下的热加工图并进行分析,探讨合金的高温变形机制,分析其可加工性,确定合金的变形的“安全区”和“失稳区”,结合金相组织分析确定合金的较好成形区域。③构建2Cr12NiMo1W1V钢的动态再结晶模型。引入加工硬化速率?,判断动态再结晶临界应变值,确定临界应变与峰值应变的关系,并建立峰值应变方程;根据Deform提供的材料模型建立合金的动态再结晶体积百分数、晶粒尺寸模型。④检验建立2Cr12Ni Mo1W1V钢材料模型的适用性。将建立的合金材料本构模型、动态再结晶模型导入至Deform中,对2Cr12NiMo1W1V钢的压缩过程进行模拟,从成形性能和组织转变两方面对模拟结果进行分析,并与实验进行对比,检验所建立的材料模型的适用性。2Cr12NiMo1W1V钢超临界汽轮机叶片锻压成形工艺的制定及优化、模具设计、设备选型等提供实践指导,具有较好的工程应用价值。
采用拉伸试验机、金相显微镜、透射电镜(TEM)对不同温度、不同应变速率下2Cr12Ni Mo1W1V叶片钢的力学性能和微观组织进行分析。结果表明,2Cr12Ni Mo1W1V钢的高温拉伸性能优良。随着温度升高,试验钢强度指标降低,塑性指标升高,900℃的断面收缩率达到94.1%,试样对应变速率的敏感性较小。随温度升高,试验钢位错密度明显减少,位错线变为直长条状。300℃时出现含V量较高、弥散分布的新析出相,钢塑性变差。900℃时,大部分马氏体分解为铁素体+碳化物,少部分区域发生再结晶,电子衍射图显示碳化物为M23C6,且其晶带轴[011]与基体晶带轴[001]平行。
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