Gh696合金锻造工艺参数优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高温合金锻造成形领域，特别涉及一种GH696合金锻造工艺参数优化 方法。
【背景技术】
[0002] GH696合金是一种以Fe-Ni-Cr为基的时效硬化型高温合金，在高温下具有较高的 屈服、持久、蠕变强度以及良好的抗氧化、抗腐蚀、抗疲劳等综合性能，常用于制造航空发动 机涡轮盘、涡轮外环、压气机转子叶片等关键构件。但是，GH696合金的合金化复杂，导热性 差，工艺塑性低，在锻造成形时变形抗力大，锻造温度区间窄，成形困难。如果锻造工艺参数 选择和控制不当，锻件内部容易形成锻造裂纹、晶粒度不均匀等缺陷，无法满足使用要求。 优化并选择合理的锻造工艺参数是获得满足要求的GH696锻件的前提。
[0003] "蔡大勇.GH169及GH969高温合金热加工工艺基础研究.秦皇岛：燕山大学博士学 位论文，2003"公开了一种GH696合金热塑性变形工艺参数的选择方法，该方法基于热模拟 压缩试验获得的流动应力应变数据，计算了能量耗散率，绘制了不同变形温度和应变速率 下GH696合金的能量耗散率等值线图，获得了能量耗散率最大值对应的变形工艺参数。该方 法仅以能量耗散率最大为判定条件，优选出某一最佳变形工艺参数，优选的锻造工艺参数 十分局限，未能优化出GH696合金锻造成形时合理的变形工艺参数范围。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有方法优化GH696合金锻造工艺参数范围窄的不足，本发明提供一种 GH696合金锻造工艺参数优化方法。该方法基于热模拟压缩试验获得的流动应力和应变数 据，计算能量耗散率率η值和塑性流动失稳参数0 A值;分别建立能量耗散率曲线图和塑性 流动失稳参数曲线图，并将二者叠加构建热加工图，确定最大能量耗散率m和€(幻< 〇区域 对应的最大能量耗散率n2，以n2〈n < m作为判定依据，优化GH696合金锻造工艺参数;检验锻 造后的微观组织。本发明方法通过引入塑性流动失稳参数，以作为判定依据，可以 优化出GH696合金合理的锻造工艺参数范围，适用范围更加广泛。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种GH696合金锻造工艺参数优化方 法，其特点是包括以下步骤：
[0006] (a)在变形温度范围为880°C~1120°C，应变速率范围为0.01s4~10s<的变形条 件下，分别对GH696合金进行热模拟压缩试验，得到GH696合金高温塑性变形时的流动应力σ 和应变ε数据；
[0007] (b)根据步骤(a)获得的流动应力和应变数据，分别计算每一个变形温度和应变速 率下的应变速率敏感性指数m值，再计算能量耗散率η值和塑性流动失稳参数汉句值；
[0008] (c)将步骤(b)中得到的能量耗散率τι值和塑性流动失稳参数值作为变形温度 和应变速率的函数分别绘制出能量耗散率曲线图和塑性流动失稳参数曲线图；
[0009] (d)将步骤(C)获得的两个曲线图叠加，构建出GH696合金高温变形时的热加工图；
[0010] (e)根据步骤(d)建立的热加工图，确定全部变形工艺参数下GH696合金高温塑性 变形时最大能量耗散率值m以及塑性流动失稳参数〇区域所对应的最大能量耗散率 值叱，以n2〈n 作为判定依据，其所对应的工艺参数为优化后的GH696合金锻造变形工艺 参数范围；
[0011] (f)根据步骤(e)优化后的工艺参数，对GH696合金进行锻造，检测锻造后的微观组 织是否满足要求。
[0012] 本发明的有益效果是:该方法基于热模拟压缩试验获得的流动应力和应变数据， 计算能量耗散率率η值和塑性流动失稳参数?(幻值;分别建立能量耗散率曲线图和塑性流 动失稳参数曲线图，并将二者叠加构建热加工图，确定最大能量耗散率取和#(句< 〇区域对 应的最大能量耗散率，以n2〈n < m作为判定依据，优化GH696合金锻造工艺参数;检验锻造 后的微观组织。本发明方法通过引入塑性流动失稳参数，以n2〈n<m作为判定依据，可以优 化出GH696合金合理的锻造工艺参数范围，适用范围更加广泛。
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明方法应变为0.65时的能量耗散率曲线图。
[0015]图2是本发明方法应变为0.65时的塑性流动失稳参数曲线图。
[0016]图3是本发明方法应变为0.65时的热加工图，阴影部分为塑性流动失稳参数小于0 的区域，虚线为该区域对应的最大能量耗散率。
[0017] 图4是在变形温度为1060°C，应变速率为0.01S4，最大应变量为0.65条件下锻造后 的GH696合金微观组织照片。
[0018] 图5是在变形温度为1090°C，应变速率为0.01S4，最大应变量为0.65条件下锻造后 的GH696合金微观组织照片。
【具体实施方式】
[0019] 参照图1-5。本发明GH696合金锻造工艺参数优化方法具体步骤如下：
[0020] 选择变形温度为 880°C、910°C、940°C、970°C、1000°C、1030°C、1060°C、1090°C、 1120°C，应变速率《为0.01 s-1、0.1 s-1、1. Os-1、10s-1，分别对GH696合金圆柱体试样进行热模 拟压缩试验，最大变形程度为50%，得到GH696合金高温塑性变形时的流动应力σ和应变ε数 据。
[0021 ]选择应变为0.65时的流动应力σ和应变ε数据，计算不同变形温度和应变速率下的 应变速率敏感性指数m值，再分别计算能量耗散率η值和塑性流动失稳参数值;然后绘 制GH696合金应变为0.65时的能量耗散率曲线图（图1)和塑性流动失稳参数曲线图（图2); 将能量耗散率曲线图（图1)和塑性流动失稳参数曲线图（图2)进行叠加，得到GH696合金应 变为0.65时的热加工图（图3)。图3中能量耗散率的最大值为0.53，阴影部分所对应的能量 耗散率最大值为〇. 31。因而，应变为0.65时，优化GH696合金锻造工艺参数的依据为0.31〈η < 0.53,其所对应的变形工艺参数范围如表1所示。
[0022] 表1应变为0.65时GH696合金合理的锻造工艺参数
[0024] 应变速率为0.01s-1，最大应变量为0
.65时，分别在锻造温度为1060°C和1090°C条 件下对GH696合金进行锻造，然后检测锻造后的微观组织（图4和图5)。图4和图5中的微观组 织中的晶粒尺寸分布较均匀，无微观缺陷，满足锻造组织要求。
[0025] (a)在变形温度范围为880°C~1120°C，应变速率范围为0.01s-1~10s- 1的变形条 件下，分别对GH696合金进行热模拟压缩试验，得到GH696合金高温塑性变形时的流动应力σ 和应变ε数据；
[0026] (b)根据步骤(a)获得的流动应力和应变数据，分别计算每一个变形温度和应变速 率下的应变速率敏感性指数m值，再计算能量耗散率η值和塑性流动失稳参数#幻值；
[0027] (c)将步骤(b)中得到的能量耗散率τι值和塑性流动失稳参数0幻值作为变形温度 和应变速率的函数分别绘制出能量耗散率曲线图和塑性流动失稳参数曲线图；
[0028] (d)将步骤(c)获得的两个曲线图叠加，构建出GH696合金高温变形时的热加工图；
[0029] (e)根据步骤(d)建立的热加工图，确定全部变形工艺参数下GH696合金高温塑性 变形时最大能量耗散率值m以及塑性流动失稳参数迓区域所对应的最大能量耗散率 值叱，以n2〈n 作为判定依据，其所对应的工艺参数为优化后的GH696合金锻造变形工艺 参数范围；
[0030] (f)根据步骤(e)优化后的工艺参数，对GH696合金进行锻造，检测锻造后的微观组 织是否满足要求。
【主权项】
1. 一种G册96合金锻造工艺参数优化方法，其特征在于包括w下步骤： (a) 在变形溫度范围为880°C~1120°C，应变速率范围为O.Ols^~lOs^的变形条件下， 分别对GH696合金进行热模拟压缩试验，得到GH696合金高溫塑性变形时的流动应力0和应 变ε数据； (b) 根据步骤(a)获得的流动应力和应变数据，分别计算每一个变形溫度和应变速率下 的应变速率敏感性指数m值，再计算能量耗散率η值和塑性流动失稳参数值； (C)将步骤(b)中得到的能量耗散率η值和塑性流动失稳参数《(刮值作为变形溫度和应 变速率的函数分别绘制出能量耗散率曲线图和塑性流动失稳参数曲线图； (d) 将步骤k)获得的两个曲线图叠加，构建出G册96合金高溫变形时的热加工图； (e) 根据步骤(d)建立的热加工图，确定全部变形工艺参数下GH696合金高溫塑性变形 时最大能量耗散率值niW及塑性流动失稳参数巧巧区域所对应的最大能量耗散率值 n2，Wri2句含化作为判定依据，其所对应的工艺参数为优化后的GH696合金锻造变形工艺参 数范围； (f) 根据步骤(e)优化后的工艺参数，对G册96合金进行锻造，检测锻造后的微观组织是 否满足要求。
【专利摘要】本发明公开了一种GH696合金锻造工艺参数优化方法，用于解决现有方法优化GH696合金锻造工艺参数范围窄的技术问题。技术方案是基于热模拟压缩试验获得的流动应力和应变数据，计算能量耗散率率η值和塑性流动失稳参数值；分别建立能量耗散率曲线图和塑性流动失稳参数曲线图，并将二者叠加构建热加工图，确定最大能量耗散率η1和区域对应的最大能量耗散率η2，以η2<η≤η1作为判定依据，优化GH696合金锻造工艺参数；检验锻造后的微观组织。本发明方法通过引入塑性流动失稳参数，以η2<η≤η1作为判定依据，能够优化出GH696合金合理的锻造工艺参数范围，适用范围更加广泛。
【IPC分类】B21J5/00
【公开号】CN105537478
【申请号】CN201610059998
【发明人】李淼泉, 李宏, 许赵华
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月28日