5052鍛打鋁管過對大型Cr5支承輥鍛件的熱處理組織轉(zhuǎn)變過程的數(shù)值模擬，研究了鍛件內(nèi)殘余應力分布及其對微孔隙周圍的氫聚集的影響，結(jié)合殘余應力下微孔隙的力學特征，從總體上把握了微孔隙氫壓和殘余應力對白點萌生擴展的重要影響。針對氫壓強度對大鍛件內(nèi)微孔隙損傷致裂的重要影響，在氣體Sieverts定律和微孔隙內(nèi)氫壓與鋼中溶解氫化學勢平衡的理論基礎(chǔ)上，通過對比分析已有微孔隙氫壓強度和氫濃度計算模型，考慮到微孔隙中氫原子轉(zhuǎn)變?yōu)闅浞肿訒r體積的膨脹，自主建立了鋼內(nèi)微孔隙氫壓強度和氫濃度的綜合計算模型，解決了氫濃度、5052鍛打鋁管孔隙率和溫度綜合作用下微孔隙內(nèi)氫壓強度和氫濃度的精確計算問題。根據(jù)微孔隙氫壓強度和氫濃度綜合計算模型，鋼中孔隙率的大小，即鍛件的壓實效果直接影響到微孔隙中氫壓強度的高低。為研究大型鍛件成形過程中微孔隙氫壓強度的變化，通過二次開發(fā)將鋼內(nèi)微孔隙氫壓強度和氫濃度綜合計算模型導入到有限元軟件DEFORM中，以多孔可壓縮材料的塑性理論為基礎(chǔ)，模擬研究了不同壓下量下，采用KD鍛造工藝時鍛件內(nèi)部微孔隙氫壓強度和氫濃度的變化規(guī)律�；诜勰┮苯鸬幕驹�，制備了多孔隙試樣，其鐓粗壓實效果與有限元分析結(jié)果基本一致，驗證了采用多孔可壓縮模型來分析孔隙壓實效果的可行性。最后，以降低微孔隙中氫壓強度為出發(fā)點。
提出了大鍛件生產(chǎn)中白點的預控方法。白點的產(chǎn)生原因不僅僅是微孔隙內(nèi)高強氫壓和殘余應力的作用，還必須考慮氫致脆化對金屬力學性能的影響。在綜合考慮了微孔隙氫壓強度、總氫濃度、氫致脆化、氫聚集和殘余應力的基礎(chǔ)上，基于內(nèi)聚力模型建立了計算鍛件內(nèi)部白點萌生擴展的綜合計算模型，模擬研究了不同殘余應力和氫濃度條件下鍛件內(nèi)部白點的萌生擴展特性，并在此基礎(chǔ)上建立了鍛件內(nèi)部白點萌生快速預報的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型，為實際生產(chǎn)中白點的快速預報提供了新的方法。5052鍛打鋁管大型鍛件作為大型成套設備的核心零部件，一般有幾十噸到數(shù)百噸重，成材率較低，屬于國家未來科技發(fā)展規(guī)劃綱要所提出的迫切需要解決的前沿技術(shù)。大型鍛件在高溫成形及其降溫過程中，由于氫析出并偏聚于鍛件內(nèi)部的微缺陷中，所產(chǎn)生的內(nèi)高壓和微裂紋極易導致零件突然斷裂，稱之為氫脆（又稱白點），被視為大鍛件的“癌癥”，是大鍛件質(zhì)量控制中最為危險和棘手的問題。為揭示氫脆缺陷的產(chǎn)生機理，本文以大型Cr5支承輥鍛件為對象，基于氫壓原理和白點的宏微觀特征，綜合研究了氫和殘余應力對白點萌生和擴展的影響，建立了白點萌生擴展的力學模型，為預控大型鍛件白點的產(chǎn)生提供了依據(jù)。為揭示大型鍛件微孔隙內(nèi)氫壓和殘余應力對白點萌生的作用機制，在氫壓原理的基礎(chǔ)上，對鍛件內(nèi)微孔隙在氫壓作用下的應力場以及多孔隙應力場的耦合作用進行了系統(tǒng)研究。
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