板坯表层塑性变形工艺与组织研究

论文摘要

本文研究了滚珠滚压、表面挤压滚光和受控喷丸三种表层塑性变形工艺对Q235和定向凝固Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金微观组织的影响,并对变形后的坯料进行热处理,得到了表层为细晶,内部为原始组织的复合组织。利用数值模拟对滚珠滚压和表面挤压滚光两种表层塑性变形过程进行了模拟,结果表明:Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金经过滚珠滚压和表面挤压滚光后,距离滚压表面越近,材料塑性变形越强烈;心部材料受到表面塑性变形影响比较微弱。随着滚珠滚压压下量的增加,坯料表层塑性变形越强烈;随着滚压次数的增加,坯料表层的应变量趋于稳定。对表面塑性变形坯料进行显微组织观察,结果表明:在室温下,Q235经过表面滚压和受控喷丸后,表层晶粒发生强烈塑性变形,呈纤维状,心部组织保持原始形态;表面挤压滚光后,Q235表层晶粒没有发生明显形变。Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金经过滚珠滚压和表面挤压滚光后,表层片层状组织没有发生明显形变;经过受控喷丸后,表层片层状组织发生明显弯曲。对表层变形后的Q235进行了热处理,观察显微组织,结果表明:对于滚珠滚压后的坯料,经过适当的热处理,表层组织发生再结晶,晶粒细小,心部组织保持冷变形前的形态。对于表面挤压滚光后的坯料,经过适当的热处理,表层晶粒发生再结晶细化,心部组织保持冷变形前的形态,过渡层组织粗大。对于受控喷丸后的坯料,经过适当热处,表层组织发生再结晶,晶粒粗大,心部组织保持冷变形前的形态。对表层变形后的Ti-46Al-0.5W-0.5Si合金进行热处理,观察显微组织,结果表明:滚珠滚压后,经过常规的再结晶退火热处理,材料组织没有发生变化。表面挤压滚光后,经过相变热处理（α2+γ→α）,表层组织变成小尺寸全片层状晶粒,心部组织保持冷变形前的形态。受控喷丸后,经过相变热处理（α2+γ→α）,原始粗大的片层状组织变成等轴状晶粒,心部材料保持冷变前的形态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 复合组织研究现状
• 1.3 TiAl 基合金表面改性技术研究现状
• 1.4 定向凝固γ-Ti Al 基合金研究现状
• 1.5 数值模拟在金属塑性变形过程中的应用
• 1.6 本文的研究目的和主要内容
• 第2章 表层塑性变形工艺设计
• 2.1 引言
• 2.2 表层塑性变形试验方案设计
• 2.2.1 滚珠滚压试验方案
• 2.2.2 表面挤压滚光试验方案
• 2.2.3 受控喷丸试验方案
• 2.3 表层塑性变形过程设计
• 2.3.1 滚珠滚压过程
• 2.3.2 表面挤压滚光过程
• 2.3.3 受控喷丸过程
• 2.4 本章小结
• 第3章 滚珠滚压和表面挤压滚光数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 数值模拟关键问题
• 3.2.1 数值模拟本构关系建立
• 3.2.2 有限元模型建立
• 3.3 滚珠滚压数值模拟结果
• 3.3.1 滚珠滚压对坯料表层塑性变形的影响
• 3.3.2 压下量对表层塑性变形的影响
• 3.3.3 滚压次数对表层塑性变形的影响
• 3.4 表面挤压滚光数值模拟结果
• 3.4.1 表面挤压滚光对表层塑性变形的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 表层塑性变形试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 表面塑性变形后续热处理工艺制定
• 4.2.1 表面塑性变形试验材料原始组织
• 4.2.2 热处理工艺制定
• 4.3 滚珠滚压表面塑性试验研究
• 4.3.1 Q235 滚珠滚压试验及结果分析
• 4.3.2 Ti-46Al-0.5W-0.5Si 滚珠滚压试验及结果分析
• 4.4 表面挤压滚光塑性变形试验研究
• 4.4.1 Q235 表面挤压滚光试验及结果分析
• 4.4.2 Ti-46Al-0.5W-0.5Si 合金表面挤压滚光试验及结果分析
• 4.5 受控喷丸试验研究
• 4.5.1 Q235 受控喷丸试验及结果分析
• 4.5.2 Ti-46Al-0.5W-0.5Si 受控喷丸试验及结果分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢