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GH4169合金惯性摩擦焊接过程组织计算与预测
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【煤化工专业论文】摘要：以高性能航空发动机涡轮盘和压气机盘为背景，采用有限元数值模拟方法，对GH4169合金模拟件的惯性摩擦焊接过程进行了分析与计算；基于金属塑性变形的物理基础，建立了GH4169合金惯性摩擦焊接过程显微组织的演化模型；通过高温合金在热成形过程中的再结晶发生条件、再结晶体积分数、晶粒尺寸与热力参数（应变速率、应变程度、成形温度）之间的映像关系，对惯性摩擦焊接热力影响区的再结晶组织进行了模拟计算。从而为合理地制定焊接热力规范，提高GH4169合金的焊接性能和接头质量提供了参考。
0 序 言
摩擦焊接技术是一种高效的固态连接方法，其接头质量好，自动化程度高，在国防工业领域具有非常广阔的应用前景。摩擦焊接过程实际上是一种靠摩擦加热、靠顶锻成形的塑性加工过程，其焊接热力规范的选定，直接影响到焊接接头的质量。
传统的工艺设计方法是在实践的基础上，通过多次试验和分析，来获得合适的工艺规范。这种工作方式劳动量大、成本高、生产效率低、通用性差。考虑到高温合金等难变形材料的成分复杂，合金化程度高，焊合区的组织和性能对焊接热力参数敏感且难以控制等特点，采用有限元数值模拟方法来研究GH4169合金的惯性摩擦焊接过程，可以大幅度地降低产品的研制风险和盲目性，并能为后续生产过程的质量控制提供技术基础。
GH4169合金是一种铌强化的沉淀硬化型铁镍基高温合金［1］。其基体是Ni-Fe基奥氏体（γ相），主要强化相是体心四方的Ni3Nb（γ″）相，此外还有γ′相、δ相和碳化物等。一般认为在层错能较低的面心立方奥氏体合金中，动态再结晶是热成形过程中常见的一种软化机制，也是细化晶粒的主要途径之一，在描述GH4169合金显微组织的各项参数中，晶粒尺寸是决定焊接接头热影响区性能优劣的关键因素［2,3］。
本文以高性能航空发动机涡轮盘和压气机盘为背景，利用有限元数值模拟方法，对GH4169合金模拟件的惯性摩擦焊接过程进行了分析与计算，获得了焊接件热力影响区的瞬态温度场、应力场、应变场和位移及能量场的分布与变化规律。利用建立的再结晶组
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