【作 者】王彥菊;欒偉;孟寶;沙愛(ài)學(xué);賈崇林

　　【前 言】

　　GH605鈷基高溫合金（國(guó)外牌號(hào)L605）是以20Cr和15W固溶強(qiáng)化的鈷基高溫合金，在815℃以下具有中等的持久蠕變強(qiáng)度，在1090℃以下具有優(yōu)良的抗氧化性能，同時(shí)具有良好的成形、焊接等工藝性能，適用于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航天飛機(jī)上使用，可用于制造導(dǎo)向葉片、渦輪外環(huán)、外壁、渦流器、封嚴(yán)片等高溫零部件[1-3]。

　　板料成形極限圖（forming limit diagram，F(xiàn)LD）是用來(lái)評(píng)價(jià)板料成形性能的一個(gè)綜合指標(biāo)，研究者通過(guò)理論和數(shù)值方法研究了較多高溫合金的成形性能[4-13]。賈亞娟等[14]提出了一種結(jié)合有限元模擬預(yù)測(cè)金屬板材成形極限曲線（forming limitcurve，F(xiàn)LC）的失穩(wěn)準(zhǔn)則——最大應(yīng)變速率失穩(wěn)準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則通過(guò)厚向應(yīng)變及厚向應(yīng)變速率隨時(shí)間的變化來(lái)判定頸縮時(shí)刻和頸縮位置，可以應(yīng)用于變形過(guò)程中存在應(yīng)變路徑變化的情況。付健等[15] 通過(guò)單向拉伸實(shí)驗(yàn)和半球形剛模脹形實(shí)驗(yàn)分別得到了6016 鋁合金板材的室溫應(yīng)力應(yīng)變曲線和成形極限圖。

　　現(xiàn)有研究多是針對(duì)某一特定性能材料，從材料本構(gòu)、損傷判斷準(zhǔn)則等理論研究的角度以及環(huán)境、成形工藝等方面開(kāi)展板材成形極限理論與實(shí)驗(yàn)研究。本工作針對(duì)同一種材料的性能差異，通過(guò)數(shù)值仿真結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究三種不同熱處理?xiàng)l件下GH605板材的成形極限。首先，通過(guò)CAD建立不同尺寸GH605 試樣成形極限數(shù)值分析幾何模型，運(yùn)用直徑為1.5mm的圓形網(wǎng)格在試樣表面進(jìn)行網(wǎng)格印刷。其次，分別針對(duì)0.2mm厚和2.5mm厚的三種不同熱處理材料試樣進(jìn)行成形極限脹形仿真，基于成形極限判斷準(zhǔn)則，獲得三種料兩個(gè)主應(yīng)變方向的變化量，并計(jì)算給出GH605三種料的成形性能曲線，分析力學(xué)性能的差異及n值和r值對(duì)成形極限的影響；最后，基于實(shí)驗(yàn)測(cè)試0.2mm厚度的三種材料的成形極限，驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)論，基于材料成形性能獲得材料的優(yōu)選方案。

　　【結(jié) 論】

　?。?）通過(guò)脹形數(shù)值得到了三種不同熱處理狀態(tài)下 0.2 mm 和 2.5 mm 厚的 GH605 板料的成形極限曲線，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了脹形數(shù)值模擬的有效性與正確性。

　　（2）同等厚度下，兩種經(jīng)過(guò)水冷固溶之后的板料的臨界破裂應(yīng)變值均大于經(jīng)過(guò)退火處理的板料，即前者的成形性能要優(yōu)于后者，不易產(chǎn)生拉裂和起皺缺陷。

　?。?）經(jīng)過(guò) 1200～1230 ℃ 水冷固溶的板料的 n 值和 r 值最大，其成形極限曲線最高；經(jīng)過(guò)退火處理的板料的 n 值和 r 值最小，其成形極限曲線最低；兩種經(jīng)過(guò)水冷固溶處理的板料的 n 值和 r 值接近，其成形極限性能較為接近。

　?。?）三種不同熱處理狀態(tài)下的 0.2 mm 厚的GH605 板料的成形極限曲線均隨著 n 值和 r 值的減小而降低，兩種經(jīng)過(guò)固溶處理的板料的 n 值遠(yuǎn)大于經(jīng)過(guò)退火處理的板料的 n 值，成形極限曲線也較高，但是 r 值之間的差異較小，這表明 n 值對(duì)成形極限曲線的影響比 r 值的影響更顯著。

　　以下是正文：