基于應(yīng)變補(bǔ)償本構(gòu)與多尺度微觀模型的GH4169合金盤件鍛造全工序晶粒遺傳演化規(guī)律及精準(zhǔn)調(diào)控仿真研究

引言

高溫合金盤件作為“兩機(jī)”熱端部件的核心構(gòu)件，在運(yùn)行過(guò)程中承受著極高的熱應(yīng)力和載荷，其工作環(huán)境極端惡劣[1-2]。因此，對(duì)高溫合金盤件材料的強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命、蠕變抗力以及組織穩(wěn)定性提出了極高的要求。GH4169合金在650℃以下具有出色的綜合性能，已成為用量最大、應(yīng)用最廣泛的高溫合金[3]。該合金主要通過(guò)  γ''(Ni 3 Nb)和  γ' (Ni 3 (Al, Ti))相的沉淀析出實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，其力學(xué)性能與微觀組織，尤其是晶粒尺寸密切相關(guān)[1]。細(xì)小的等軸晶組織通常能賦予材料更優(yōu)異的屈服強(qiáng)度、疲勞裂紋萌生抗力及低周疲勞壽命[4];粗大的晶粒或不均勻的混晶組織則會(huì)成為性能的薄弱環(huán)節(jié)，誘發(fā)材料失效。因此，如何預(yù)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控GH4169合金盤件鍛造過(guò)程晶粒尺寸，是實(shí)現(xiàn)其高性能制造的迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

GH4169合金盤件鍛造是一個(gè)多工序、多火次的復(fù)雜過(guò)程，涉及變形、加熱等階段。在變形階段合金會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以細(xì)化晶粒，而工序間的加熱階段則會(huì)導(dǎo)致合金的晶粒發(fā)生長(zhǎng)大和靜態(tài)/亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，因此其共同決定了最終構(gòu)件的微觀組織[5]。近年來(lái)，圍繞高溫合金鍛件微觀組織演變的研究已成為國(guó)內(nèi)外材料加工領(lǐng)域的熱點(diǎn)[6]。溫紅寧等[7]開(kāi)展了FGH4113A鎳基粉末高溫合金渦輪盤鍛造過(guò)程的宏微觀耦合數(shù)值模擬，闡明了工藝參數(shù)對(duì)渦輪盤平均晶粒尺寸及其分布的影響規(guī)律，并且優(yōu)化獲得最佳工藝參數(shù)組合為坯料溫度1097℃、坯料高徑比2.4、應(yīng)變速率0.021s-1。石曉玲等[8]構(gòu)建了GH2132高溫合金盤鍛造過(guò)程宏微觀耦合有限元模型，模擬揭示了該過(guò)程微觀組織的分布情況，通過(guò)調(diào)整鍛造工藝參數(shù)，消除了盤件中的混晶組織。張洪偉等[9]建立GH4169合金不同應(yīng)力水平的蠕變耦合模型，模擬揭示了GH4169合金盤鍛件的應(yīng)力松弛行為，發(fā)現(xiàn)隨蠕變時(shí)間的累積，盤件芯處蠕變最突出且伴隨著應(yīng)力松弛現(xiàn)象。周星等[10]探明了GH4720Li合金盤鍛件不同變形區(qū)微觀組織的演變行為，重點(diǎn)關(guān)注了y在模鍛過(guò)程中的分布規(guī)律。然而，上述研究主要關(guān)注最終模鍛成形過(guò)程，對(duì)鍛造全過(guò)程各工序之間的微觀組織遺傳與演變?nèi)狈Τ浞挚紤]。馬博乾[11]開(kāi)展了鑄錠→棒材→盤鍛件的全流程成形工藝模擬研究，闡明了GH4169合金在全過(guò)程中動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和晶粒尺寸的演變規(guī)律，如較低的應(yīng)變速率更有利于充分的再結(jié)晶，終鍛溫度應(yīng)該不低于900℃，以避免混晶晶粒組織的出現(xiàn)。基于此，現(xiàn)有的研究沒(méi)有考慮鍛造全過(guò)程中加熱階段的靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大行為，而靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大行為對(duì)于后續(xù)加工及最終鍛件晶粒組織性能起著至關(guān)重要的作用。

本文針對(duì)現(xiàn)有研究存在的不足，以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)GH4169合金盤鍛件為研究對(duì)象，考慮其鍛造全過(guò)程(鐓粗、加熱、終鍛等)晶粒尺寸的遺傳關(guān)系，通過(guò)建立全過(guò)程宏微觀有限元仿真模型，模擬分析闡明全過(guò)程盤件晶粒尺寸分布及演變規(guī)律，為該過(guò)程晶粒尺寸的精準(zhǔn)調(diào)控和全過(guò)程多工序的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

1、GH4169合金熱變形宏微觀本構(gòu)模型

1.1流動(dòng)應(yīng)力宏觀本構(gòu)模型

合金的流動(dòng)應(yīng)力通常與變形溫度、應(yīng)變速率及變形量這3個(gè)變形參數(shù)有關(guān)。Arrhenius方程被廣泛應(yīng)用于描述高溫變形時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力[12-13]，如下式所示:

式中,  ε ˙為應(yīng)變速率;  α為應(yīng)力水平參數(shù); Q為變形激活能; n為應(yīng)力指數(shù); A為結(jié)構(gòu)因數(shù);  σ為變形過(guò)程中的瞬時(shí)應(yīng)力; R為氣體常數(shù), T為變形溫度。然而式(1)沒(méi)有描述應(yīng)變對(duì)流動(dòng)應(yīng)力的影響作用,基于此,將待求參數(shù)  α、 n、 Q、 A看作應(yīng)變的函數(shù),即基于應(yīng)變補(bǔ)償?shù)?Arrhenius雙曲正弦本構(gòu)模型,如式(2)所示,式中各待求參數(shù)通過(guò)開(kāi)展不同變形條件(溫度、應(yīng)變速率、變形量)下熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)所獲的流動(dòng)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)確定。

根據(jù)式(2)計(jì)算不同變形條件下的應(yīng)力值,繪制出對(duì)應(yīng)的流動(dòng)應(yīng)力曲線并與熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,如圖 1所示。從對(duì)比圖中可以看到,所建立的本構(gòu)方程具有較好的預(yù)測(cè)精度,實(shí)驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值的平均相對(duì)誤差為 9.12%,表明該流動(dòng)應(yīng)力宏觀本構(gòu)模型具有足夠的預(yù)測(cè)精度。

1.2微觀組織預(yù)測(cè)模型

GH4169合金不僅會(huì)在變形階段發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,還會(huì)在加熱階段發(fā)生晶粒長(zhǎng)大行為。目前各國(guó)學(xué)者一般多采用阿夫拉米方程描述再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變  [14]。然而  δ相的存在極大影響了GH4169合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為,因此提出考慮  δ相的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶方程,如下式所示:

式中,  X drx 為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù);  ε c 為發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶時(shí)的臨界應(yīng)變,可以描述為溫度和應(yīng)變速率的函數(shù);  T δ 為  δ的溶解溫度,本文取  T δ  =  1000  °C; K d 和  n d 為待確定的方程參數(shù);  C T 為溫度系數(shù)。通常動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸  d drx 可以描述為溫度和應(yīng)變速率的函數(shù)。通過(guò)擬合熱模擬壓縮有關(guān)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)和晶粒尺寸的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得到GH4169合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及再結(jié)晶晶粒尺寸模型為:

GH4169合金的靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大模型則參考吳桂芳  [15]的研究工作,結(jié)合不同加熱溫度和保溫時(shí)間下靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確定該模型如下式所示:

式中, d為靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大過(guò)程的平均晶粒尺寸;  d 0 為初始晶粒尺寸;  d s 為靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大的極限晶粒尺寸; t為加熱時(shí)間。圖 2為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)和靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的對(duì)比,從圖中可以看出,本文所建立的模型很好地描述了 GH4169合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大行為。

2、GH4169合金盤件鍛造全過(guò)程宏微觀耦合有限元建模

2.1全過(guò)程工藝關(guān)鍵工序

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)GH4169合金盤鍛件最終形狀復(fù)雜，帶有中心槽等特征。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝，全流程主要包括:下料→鐓粗→加熱→預(yù)鍛→加熱→終鍛→切邊。全過(guò)程仿真研究主要聚焦于從鐓粗、中間加熱、預(yù)鍛、中間加熱到終鍛的關(guān)鍵熱成形過(guò)程，如圖3所示。考慮全過(guò)程幾何與晶粒數(shù)據(jù)的遺傳關(guān)系，基于Simufact.forming軟件平臺(tái)建立全過(guò)程各工序的宏微觀耦合有限元模型，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程幾何與晶粒尺寸演變的預(yù)測(cè)。

2.2全過(guò)程宏微觀有限元建模技術(shù)

2.2.1幾何與晶粒數(shù)據(jù)的遺傳

利用Simufact.forming軟件的多工序數(shù)據(jù)遺傳功能，實(shí)現(xiàn)了全流程幾何與晶粒尺寸信息的自動(dòng)傳遞。鐓粗工序的坯料與模具幾何模型在UGNX中預(yù)先設(shè)計(jì)并導(dǎo)入軟件，坯料初始晶粒尺寸由實(shí)測(cè)棒料確定。后續(xù)工序中，加熱、預(yù)鍛、終鍛的坯料幾何與晶粒尺寸數(shù)據(jù)均自動(dòng)繼承自上一工序結(jié)果，模具幾何則重新導(dǎo)入并定位。由于工序間存在回爐加熱，溫度、應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)重置，因此僅遺傳幾何與晶粒尺寸信息，確保了全過(guò)程數(shù)據(jù)傳遞的連續(xù)性與準(zhǔn)確性。

2.2.2網(wǎng)格劃分策略

為保證計(jì)算精度與效率，采用以下網(wǎng)格策略:初始坯料采用四面體單元?jiǎng)澐郑冃纹骄弲^(qū)域設(shè)置較大單元尺寸以提高效率;全程開(kāi)啟網(wǎng)格重劃分功能，當(dāng)網(wǎng)格畸變時(shí)自動(dòng)重劃分，并通過(guò)映射算法將溫度、應(yīng)變、晶粒尺寸等場(chǎng)變量傳遞至新網(wǎng)格，有效避免求解中斷，保證多工序模擬的穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)連續(xù)性。

2.2.3邊界條件設(shè)置

邊界條件的合理定義是確保仿真實(shí)際工況真實(shí)性的關(guān)鍵要素。在熱邊界條件方面，坯料的初始溫度根據(jù)材料的變形溫度設(shè)定為1000℃，該溫度接近GH4169合金中8相溶解溫度，可以有效抑制鍛造過(guò)程中晶粒的長(zhǎng)大行為。變形工序之間加熱過(guò)程中的溫度也設(shè)置為1000℃，模具溫度設(shè)定為400℃。坯料與模具間的接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)取5000 W/(m2K)[16]，與空氣的對(duì)流換熱系數(shù)為20 W/(m2K)[17]，坯料表面輻射率設(shè)為0.7[18]。熱源主要考慮塑性變形功轉(zhuǎn)化為熱(轉(zhuǎn)換效率0.9)以及摩擦生熱，其中90%的熱量分配進(jìn)入坯料。在力學(xué)邊界條件中，摩擦模型采用剪切摩擦形式，摩擦因子設(shè)為0.3。設(shè)備運(yùn)動(dòng)方面，上模為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律基于液壓機(jī)特性設(shè)定，鐓粗和預(yù)鍛過(guò)程中模具的下壓速度為8mm/s，終鍛的下壓速度較慢，控制在1~3mm/s，以促進(jìn)材料填充與溫度均勻性。模具約束設(shè)置為下模固定，上模沿軸向運(yùn)動(dòng)。GH4169合金的初始組織為擠壓態(tài)棒料，其初始晶粒度約為6級(jí)[19]，因此棒料鐓粗過(guò)程初始晶粒尺寸設(shè)置為43.7μm。

2.2.4宏微觀本構(gòu)數(shù)值化開(kāi)發(fā)

Simufact Forming支持用 FORTRAN編程語(yǔ)言編寫的用戶子程序。通過(guò)用戶子程序，在Simufac Forming中通過(guò)分析方程自定義的材料規(guī)律[20]。模擬過(guò)程中材料的流動(dòng)應(yīng)力和微觀組織可以通過(guò)材料子程序二次開(kāi)發(fā)，其計(jì)算流程如圖4所示。具體步驟為:通過(guò)用戶材料接口實(shí)現(xiàn)主求解器與子程序間的數(shù)據(jù)傳遞，每個(gè)增量步交換溫度、應(yīng)變、應(yīng)變速率及晶粒尺寸。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模塊根據(jù)臨界應(yīng)變判斷是否啟動(dòng)，計(jì)算再結(jié)晶分?jǐn)?shù)與晶粒尺寸;加熱工序則調(diào)用靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大模型，根據(jù)溫度和時(shí)間更新晶粒尺寸，求解應(yīng)變補(bǔ)償?shù)腁rrhenius方程得到流動(dòng)應(yīng)力。子程序?qū)⑽⒂^組織變量存儲(chǔ)為狀態(tài)變量，通過(guò)數(shù)據(jù)映射功能，實(shí)現(xiàn)多工序間場(chǎng)變量的自動(dòng)繼承，確保全流程模擬的連續(xù)性。上述二次開(kāi)發(fā)成功實(shí)現(xiàn)了GH4169合金鍛造全流程晶粒尺寸演變的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

3、GH4169合金盤件鍛造全過(guò)程晶粒尺寸演變規(guī)律

3.1鐓粗過(guò)程晶粒尺寸分布規(guī)律

鐓粗過(guò)程的仿真模擬結(jié)果如圖5所示。可以看出，坯料心部由于受到三向壓應(yīng)力，應(yīng)變迅速累積，成為主要的塑性變形區(qū)。上下端面附近因模具接觸摩擦作用，形成小變形區(qū)，因此應(yīng)變較小。由于鐓粗過(guò)程中坯料兩個(gè)端面與溫度較低的模具之間存在熱交換,故其溫度低于坯料的中間部位。此外坯料中間部位由于強(qiáng)烈的塑性變形產(chǎn)生了較多的變形熱，使坯料中間部分產(chǎn)生溫升而略高于所設(shè)定的鍛造溫度。

坯料應(yīng)變和溫度的分布差異直接導(dǎo)致了再結(jié)晶的不均勻發(fā)生。在高溫、高應(yīng)變的心部區(qū)域(圖5c)，很快達(dá)到并超過(guò)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶迅速啟動(dòng)。模擬結(jié)果顯示，當(dāng)鐓粗完成后，心部區(qū)域的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)已超過(guò)了60%，新生成的再結(jié)晶晶粒細(xì)小，使得該區(qū)域的平均晶粒尺寸從初始的ASTM6級(jí)晶粒度(43.7μm)顯著細(xì)化至ASTM 8-8.5級(jí)晶粒度(約為19μm)。而在坯料上下小變形區(qū)，由于應(yīng)變和溫度條件均不利，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生程度很低。該區(qū)域主要以原始變形晶粒為主，未得到有效的晶粒細(xì)化。

3.2第一次加熱過(guò)程晶粒尺寸分布規(guī)律

第一次加熱過(guò)程的晶粒尺寸分布仿真結(jié)果如圖6所示。圖6a遺傳了上一道次鐓粗熱變形的晶粒組織。隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，鍛件的晶粒尺寸在晶界曲率驅(qū)動(dòng)下不斷增大，如圖6b所示。通常，晶粒尺寸的長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力與瞬時(shí)晶粒尺寸大小有關(guān)，即驅(qū)動(dòng)力正比于瞬時(shí)晶粒尺寸的倒數(shù)。因此，晶粒尺寸較小的區(qū)域中晶粒長(zhǎng)大的速度會(huì)更快。為了研究不同區(qū)域晶粒尺寸隨加熱時(shí)間的變化規(guī)律，在鍛件上選擇了兩個(gè)特征點(diǎn)A和B，其分別為鐓粗過(guò)程中坯料的頂部小變形區(qū)域和中間大變形區(qū)域，這些特征點(diǎn)能體現(xiàn)出加熱過(guò)程晶粒的演變規(guī)律。這兩個(gè)特征點(diǎn)的晶粒尺寸隨著加熱時(shí)間的演變情況如圖7所示。從圖中可以看出，盡管B點(diǎn)的初始晶粒尺寸更小，然而該區(qū)域的晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力也更大，在加熱時(shí)間達(dá)到1h后，鍛件各個(gè)區(qū)域的晶粒尺寸差距逐漸變小，因而更加均勻。

3.3預(yù)鍛過(guò)程晶粒尺寸分布規(guī)律

預(yù)鍛模具型腔成形高溫合金盤件的基本形狀是金屬流動(dòng)從簡(jiǎn)單的軸向壓縮變?yōu)閺?fù)雜的多向流動(dòng)(圖8)。結(jié)果表明，坯料應(yīng)變主要集中在與上模接觸的位置，該區(qū)域塑性應(yīng)變大，溫升明顯，因而動(dòng)態(tài)再結(jié)晶分?jǐn)?shù)較大。與下模接觸的區(qū)域?yàn)樾∽冃螀^(qū)域，且與模具接觸導(dǎo)致溫度下降，因此該區(qū)域幾乎不發(fā)生再結(jié)晶。

相較于鐓粗產(chǎn)生的不均勻晶粒分布，預(yù)鍛通過(guò)局部不均勻大變形，有效細(xì)化了與上模接觸區(qū)域的晶粒尺寸。該區(qū)域的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)約為70%，平均晶粒度細(xì)化至ASTM10級(jí)(約為10μm)。而與下模接觸的區(qū)域變形較小，仍然保持上一工序遺傳下來(lái)的粗大晶粒尺寸。可以看出，預(yù)鍛工序通過(guò)大變形，在關(guān)鍵區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了晶粒的二次顯著細(xì)化，但也在鍛件內(nèi)部形成了新的、更復(fù)雜的晶粒尺寸分布格局，即“晶粒細(xì)化區(qū)”與“相對(duì)粗大區(qū)”同時(shí)出現(xiàn)。

3.4第二次加熱過(guò)程晶粒尺寸分布規(guī)律

第二次加熱過(guò)程的晶粒尺寸分布仿真結(jié)果如圖9所示。圖9a遺傳了預(yù)鍛后坯料的晶粒組織。當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到1h時(shí)，如圖9b所示，坯料下端區(qū)域的晶粒尺寸達(dá)到了1000℃下的晶粒長(zhǎng)大極限尺寸，該區(qū)域仍保持上一工序繼承下來(lái)的晶粒尺寸。而坯料其余區(qū)域的晶粒組織基本均勻，長(zhǎng)大至ASTM7級(jí)晶粒度(約為28μm)。這是由于預(yù)鍛熱變形后的再結(jié)晶程度較高，鍛造后除去坯料下端區(qū)域外的晶粒尺寸分布較為均勻外，在加熱過(guò)程中，各個(gè)區(qū)域的晶粒尺寸均趨于穩(wěn)定晶粒尺寸。為了對(duì)比預(yù)鍛后坯料不同位置在加熱過(guò)程中晶粒的演變情況，選擇坯料上不同變形程度下的3個(gè)特征點(diǎn)A、B和C，其分別代表了坯料的大變形區(qū)域、底部小變形區(qū)域和側(cè)邊區(qū)域。特征點(diǎn)A、B和C的晶粒尺寸隨加熱時(shí)間的演變情況如圖10所示。可以看出，特征點(diǎn)A位置的晶粒長(zhǎng)大迅速，而特征點(diǎn)B和C位置的晶粒長(zhǎng)大不明顯。

3.5終鍛過(guò)程晶粒尺寸分布規(guī)律

終鍛的模擬仿真結(jié)果如圖11所示。可以看出，金屬充滿整個(gè)模具型腔，并且鍛件的塑性應(yīng)變分布均勻性相對(duì)更好。在終鍛過(guò)程中，鍛件的中心溫度較高，而與上下模接觸的位置溫度較低。在等溫、慢速(低應(yīng)變速率)的有利條件下，終鍛變形足以驅(qū)動(dòng)鍛件幾乎所有區(qū)域發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。由圖11c可以看出，終鍛結(jié)束后，除極少數(shù)與模具接觸而導(dǎo)致溫度較低的區(qū)域外，鍛件的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)都基本大于80%。因此，鍛件的晶粒尺寸整體被有效細(xì)化，如圖11d所示。鍛件整體的晶粒度被細(xì)化至ASTM9-9.5級(jí)(約為12~14μm)。然而，鍛件仍有一些小變形區(qū)域的晶粒尺寸僅被細(xì)化至ASTM 7.5級(jí)晶粒度(約為23μm)，且這些區(qū)域的再結(jié)晶分?jǐn)?shù)在 50%左右。

4、結(jié)論

(1)本研究建立了適用于GH4169合金盤件鍛造全過(guò)程的三個(gè)宏微觀本構(gòu)模型:基于應(yīng)變補(bǔ)償?shù)腁rrhenius型宏觀流動(dòng)應(yīng)力模型，其參數(shù)隨應(yīng)變呈多項(xiàng)式變化，可準(zhǔn)確描述不同變形條件下的流動(dòng)應(yīng)力;考慮  δ相影響的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型，能夠定量計(jì)算再結(jié)晶分?jǐn)?shù)、臨界應(yīng)變及再結(jié)晶晶粒尺寸;以及靜態(tài)晶粒長(zhǎng)大模型，用于描述加熱過(guò)程中晶粒尺寸隨溫度和時(shí)間的升高而長(zhǎng)大。上述模型為后續(xù)全過(guò)程仿真提供了材料基礎(chǔ)。

(2)構(gòu)建了能夠反映GH4169合金多工序鍛造特點(diǎn)的宏微觀耦合仿真模型，通過(guò)實(shí)現(xiàn)工序間幾何形狀與晶粒尺寸數(shù)據(jù)的遺傳傳遞、采用網(wǎng)格重劃分與場(chǎng)變量映射技術(shù)、合理定義熱-力邊界條件，并借助用戶子程序?qū)⑺ū緲?gòu)模型數(shù)值化嵌入Simufact.Forming軟件，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)全流程中晶粒尺寸時(shí)空演變的預(yù)測(cè)。

(3)揭示了GH4169合金盤件“鐓粗→加熱→預(yù)鍛→加熱→終鍛”全過(guò)程的晶粒尺寸演變規(guī)律:鐓粗與預(yù)鍛通過(guò)局部不均勻大變形實(shí)現(xiàn)原始組織的初步細(xì)化,但導(dǎo)致晶粒尺寸分布不均;中間加熱利用大、小晶粒長(zhǎng)大速度差異使晶粒尺寸趨于均勻化;終鍛在低速、等溫條件下促使絕大部分區(qū)域發(fā)生充分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，整體晶粒細(xì)化至9~9.5級(jí)，僅在與模具接觸的局部小變形區(qū)殘留約7.5級(jí)的粗大晶粒。

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（注，原文標(biāo)題：GH4169合金盤件鍛造全過(guò)程晶粒尺寸演變規(guī)律仿真研究_周子煜）