РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ЭП742-ИД В КОНТЕКСТЕ ИНТЕГРИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ИНЖИНИРИНГА (IСМЕ) Часть II. Моделирование процесса сжатия образцов и виртуальных заготовок

В части II данной работы сопоставляются результаты моделирования и эксперимента теоретическому условию пластичности Губера–Мизеса в процессе осесимметричной осадки образцов сплава ЭП742-ИД с различным отношением начальных размеров d0/h0. Оценивается влияние начальных размеров на напряженно-деформированное состояние модельных экспериментальных образцов и виртуальных заготовок. Приводятся результаты моделирования процесса осадки цилиндрических образцов (∅15 мм) и заготовок (∅300 мм) жаропрочного никелевого сплава ЭП742-ИД с различным отношением начальных сходственных размеров, обосновывается выбор среднего напряжения и эквивалентной деформации в качестве внутренних факторов, определяющих формирование микроструктуры. Показано, что значения сжимающей осевой компоненты напряжения в центре образцов в условиях начальной пластической деформации 0,2 % более чем в 1,5 раза возрастают с повышением отношения d0/h0. Получены экспериментальные и расчетные значения условного предела текучести, осевого и радиального напряжений при температуре сжатия 1050 °C в зависимости от d0/h0. Проанализировано влияние степени деформации и отношения начальных размеров на распределение среднего напряжения и эквивалентной деформации по радиусу середины высоты меридиального сечения осаживаемых (экспериментальных) образцов (∅15 мм) и виртуальных заготовок (∅300 мм). Изложены общие принципы прогнозирования микроструктуры для решения задач с использованием программных комплексов технологического моделирования при разработке режимов осадки заготовок дисков из жаропрочных никелевых сплавов. Акцентируется внимание на том, что методы моделирования должны быть теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены.

сплав ЭП742-ИД, моделирование процесса сжатия

1. Bolcavage A., Brown P.D., Cedoz R., Cooper N., Deatok C., Hartman D.R., Keskin A., Matlik J.F., Modgil G., Stillinger J.D. Integrated computational materials engineering from a gas turbine engine perspective // Integr. Mater. Manuf. Innov. 2014. Vol. 3. Iss. 1. Art. 13.

2. Panchal J.H., Kalidindi S.R., McDonell D.L. Key computational modeling in integrated computational materials engineering // Comp.-Aided Design. 2013. Vol. 45. P. 4 —2 5 .

3. Allison J., Backman D., Christodoulou L. Integrated computational materials engineering: A new paradigm for the global materials profession // JOM. 2006. Vol. 58. Iss. 11. P. 2 5 —2 7.

4. Allison J. Integrated computational materials engineering: A perspective on progress and future steps // JOM. 2011. Vol. 63. Iss. 4. P. 15—18.

5. Horstemeyer M.F. Integrated computational materials engineering (ICME) for metals. Warrendale: The Minerals, Metals & Materials Society; Hoboken: John Wiley & Sons, 2012.

6. Schmitz G.J., Prahl U. Introduction, in integrative computational materials engineering: Concepts and applications of a modular simulation platform. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012.

7. QForm — Quantor Form. URL: http://www.qform3d.ru/ products (дата обращения: 01.02.2017).

8. Cowles B.A., Backman D.G., Dutton R.E. Verification and validation of ICME methods and models for aerospace applications // Integr. Mater. Manuf. Innov. 2012. Vol. 1. Iss.1. Art.2.

9. Cowles B.A., Backman D.G., Dutton R.E. Update to recommended best practice for verification and validation of ICME methods and models for aerospace applications // Integr. Mater. Manuf. Innov. 2015. Vol. 4. Iss. 1. Art. 2.

10. The American Society of Mechanical Engineers: Guide for verification and validation in computational solid mechanics. ASME, V&V, 10-2006.

11. Носов В.К., Кононов С.А., Перевозов А.C., Нестеров П.А., Щугорев Ю.Ю., Гладков Ю.А. Реологические свойства сплава ЭП742-ИД в контексте интегрированного вычислительного материаловедения и инжиниринга (IСМЕ). Ч. I. Результаты экспериментальных исследований // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2018. No. 1. С. 30—42.

12. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1978.

13. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977.

14. Масленков С.Б., Кабанов И.В., Масленкова Е.А., Абрамов О.В., Мелькумов И.Н. Влияние температуры и скорости деформирования на пластичность сплава ХН62БМКТЮ // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1999. No. 10. C. 21—23.

15. Логунов А.В., Шмотин Ю.Н. Современные жаропрочные никелевые сплавы для дисков газовых турбин (материалы и технологии). М.: Наука и технологии, 2013.

16. Охрименко Я.М., Тюрин В.А. Теория процессов ковки: Учеб. пос. для вузов. М.: Высш. шк., 1977.

17. Бяков Л.И., Владимиров С.А., Шадский А.А. Исследование неравномерности пластической деформации при осадке в области малых степеней деформации // Технол. легких сплавов. 1982. No. 1. C. 25—29.

18. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия, 1983.

19. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1983.

20. Бердин В.К., Бердин Н.В., Лукьянов В.В. Упруго-вязкопластическое поведение материала в задачах численного моделирования одноосного сжатия, растяжения и чистого сдвига // Кузнеч.-штамп. пр-во. Обраб. материалов давлением. 2015. No. 3. С. 33—42.

21. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. 3-е изд. М.: МИСИС, 2005.

22. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982.

23. Мекинг Х., Готштейн Г. Возврат и рекристаллизация в процессе деформации. Рекристаллизация металлических материалов. М.: Металлургия, 1982.

24. Subramanian K., Cherukuri H.P. Prediction of microstructure evolution during multi-stand shape rolling of nickelbase superalloys // Integr. Mater. Manuf. Innov. 2014. Vol. 3. Iss. 1. Art. 27.

25. Liu Y.X., Lin Y.C., Li H.B., Wen D.X., Chen X.M., Chen M.S. Study of dynamic recrystallization in Ni-based superalloy by experiments and cellular automation model // Mater. Sci. Eng. 2015. Vol. 626. P. 432—440.

26. Mignanelli P.M., Jones N.G., Perkins K.M., Hardy M.C., Stone H.J. Microstructural evolution of a delta containing nickel-base superalloy during heat treatment and isotherma l forg i n g // Mater. Sci. En g. 2014. Vol. 621. P. 265 —271.

27. Bombac D., Fazaring M., Kugler G., Spajic S. Microstructure development of Nimonic 80A superalloy during hot deformation // Mater. Geoenvironment. 2008. Vol. 55. No. 3. P. 319—328.

28. Gabb T.P., Kantzos P.T., Palsa B., Telesman J., Gayda J., Sudbrack C. Fatigue failure modes of the grain size transition zone in a dual microstructure disk // Superalloys 2012: 12th Intern. symp. (Champion, Pennsylvania, USA, 9—13 Sept. 2012). Pittsburgh, PA: TMS, 2012. P. 6 3 —7 2 .

29. Mitchell R.J., Lemsky J.A., Ramanathan R., Li H.Y., Perkins K.M., Connor L.D. Process development & microstructure & mechanical property evaluation of a dual microstructure heat treated advanced nickel disc alloy // Superalloys 2008: 11th Intern. symp. (Champion, Pennsylv