基于响应面法的FGH4113A高温合金涡轮盘锻造工艺参数优化

作     者：温红宁 金俊松 章一丁 龚攀 王新云 陈俊志 马向东 郭建政 Wen Hongning;Jin Junsong;Zhang Yiding;Gong Pan;Wang Xinyun;Chen Junzhi;Ma Xiangdong;Guo Jianzheng

作者机构：华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 深圳市万泽中南研究院有限公司广东深圳518000 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第9期

页      面：2633-2641页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52175319) 中央高校基本科研业务费专项资金(YCJJ202202003) 

主　　题：响应面法 高温合金 涡轮盘 工艺参数优化 

摘      要：通过对有限元模拟软件进行二次开发并嵌入所建立的微观组织演变模型,实现了FGH4113A镍基粉末高温合金涡轮盘锻造过程的宏微观耦合数值模拟。通过单因素实验方法,分析了坯料温度、模具温度、坯料高径比和应变速率对涡轮盘锻后平均晶粒尺寸及其分布的影响。基于响应面法,建立了工艺参数与微观组织之间的映射关系模型。以盘件锻后平均晶粒尺寸和标准偏差为微观组织优化目标,进行涡轮盘工艺参数的多目标优化,得到最优工艺参数为:坯料温度约为1097℃、模具温度约为976℃、坯料高径比为2.4、应变速率为0.021s^(-1)。在优化后的参数条件下进行数值模拟和工艺实验以验证优化结果的可靠性,结果表明所优化的工艺参数可以同时细化涡轮盘的平均晶粒尺寸并提高其组织均匀性。本研究可以为高性能航空发动机涡轮盘生产过程中的工艺制定提供借鉴和参考。