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气阀恶劣的工作条件对气阀的力学性能提出了严苛的要求。当材料成分一定时,材料的微观组织很大程度上决定了材料的力学性能。因此,对气阀材料微观组织的研究具有极其重要的实际意义。为此,本文开展了Nimonic 80A镍基超合金等温压缩实验和晶粒生长实验,根据实验结果研究了该合金的动态再结晶及晶粒生长规律,并建立了动态再结晶模型和晶粒生长模型。通过将计算的模型与有限元软件相结合建立了Nimonic 80A超合金气阀电镦工艺的有限元模型,研究了气阀电镦工艺过程的微观组织演变规律。本文主要的工作内容及得到的主要结论如下:1.分别采用Gleeble-3500热模拟试验机和M.MF.03000数控数显熔金炉对Nimonic 80A超合金开展了等温压缩实验和晶粒生长实验,为研究Nimonic 80A超合金动态再结晶行为和晶粒生长行为提供了实验及数据基础。2.Nimonic 80A超合金流动应力随应变速率升高或变形温度降低而升高。该合金主要的软化机制为动态再结晶。而且,动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸随着温度升高而升高,随着应变速率升高而降低。通过计算得到了Nimonic80A超合金动态再结晶临界应变模型、体积分数模型和晶粒尺寸模型。3.在高温状态下Nimonic 80A超合金晶粒会发生不同程度的生长。在温度一定时,晶粒尺寸随保温时间的增加而增加,但晶粒生长的速度有所降低;在保温时间一定时,晶粒尺寸随着温度升高而增加,且温度越高晶粒生长幅度越大。通过计算得到了Nimonic 80A超合金晶粒生长模型。4.基于有限元分析软件DEFORM-2D建立了涵盖Nimonic 80A超合金电镦过程中宏观变形和微观晶粒尺寸的多尺度有限元分析模型。通过有限元数值模拟分析了电镦工艺的变形过程及微观组织演变情况并研究了电镦过程动态再结晶和晶粒生长对晶粒尺寸的影响规律。结果表明,具有晶粒粗化作用的晶粒生长和具有晶粒细化作用的动态再结晶在电镦过程中同时存在,共同决定最终的晶粒尺寸,总体上看在电镦过程中动态再结晶的晶粒细化作用更加明显。