GH4169合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的，并具有良好的耐辐射、耐氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造形状复杂的零部件

该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的零件。机匣等零部件长期使用。

GH4169 的化学成分:

GH4169物理性能：

GH4169特性：

GH4169是Ni-Cr-Fe基沉淀硬化型变形高温合金，长时使用温度范围-235°C～650°C,短时使用温度可达800°C。合金在650°C以下强度较高

，具有良好的抗疲劳﹑抗辐射﹑抗氧化和耐腐蚀性能，以及良好的加工性能﹑焊接性能和长期组织稳定性。

GH4169 应用：
合金已用于制作航空发动机、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件和焊接结构件等；制作液氢、制作核能工业应

用的各种弹性元件和格架；制作石油和化工领域应用的多种零件。

GH4169 叶片冷辊轧成形过程数值模拟分析

摘 要：以航空发动机用 GH4169 五级叶片冷辊轧工艺为研究对象，应用 DEFORM 二次开发子程序，向有限元软件中添加适合分析高温合金塑性变形的 CHABOCHE 本构模型，然后根据实际工况进行辊轧过程数值模拟，所得最大辊轧力和延伸量与实际经验值符合，验证了仿真模型准确性。进一步分析了叶片辊轧过程中材料流动，并探讨了摩擦系数与轧辊转速对叶片辊轧力的影响。

结果表明：开始阶段辊轧力较平稳，当轧至叶身 2/3 附近，由于后滑原因，辊轧力迅速增加约 40%；摩擦系数对辊轧力、辊轧力矩有较大的影响，摩擦系数为 0.12 和 0.4 时，两者最大辊轧力相差 20.2%，而轧辊转速对辊轧力影响较小。

引言

辊轧工艺在高温合金叶片加工中应用广泛，它克服了传统加工方法周期长、材料利用率较低等缺点[1]。

而航空发动机叶片具有变截面，变弦宽，有扭角等特点，其冷辊轧加工过程属于非稳态大变形过程，工艺过程较难控制，使得叶片工艺设计中的前滑、压下量、展宽等参数难以精确计算，另外实际生产中叶片易形成弓背、模具寿命低、叶片轧制状态不稳定、生产效率低等问题，也严重影响产品设计和生产周期[2]。

目前叶片辊轧工艺优化研究主要依赖于经验公式或者实验分析，但是经验公式误差较大，某些环节并不可靠，而实验需要耗费大量人力物力，工作量大成本非常高，因此计算机辅助分析方法就成为比较有效的解决途径。进行辊轧仿真模拟，并运用相关实验或计算公式进行验证，能够在较小误差下，高效深入的研究辊轧成形和关键工艺参数影响，进而优化工艺提高叶片加工质量。

金属成形有限元法分为弹塑性有限元法和刚塑性有限元法，冷辊轧中弹性变形占总变形比例非常小，应用刚塑性有限元法能够更高效的进行分析计算。DEFORM-3D 是基于刚塑性本构关系的有限元分析软件，它在大塑性变形的分析中应用广泛，适合分析叶片辊轧过程。

2 CHABOCHE 模型二次开发

GH4169 是沉淀硬化性镍基高温合金，国际牌号Inconel718，广泛应用于航空航天、核工业等高科技行业的深冷和高温场合。CHABOCHE 属于粘弹塑性统一本构模型，经过不断理论优化与实际验证，已经能够较可靠的分析高温及各种循环载荷下的塑性变形问题[3]，比较适合描述高温合金叶片塑性大变形问题中的力学和机械性能[4-5]，目前 CHABOCHE 本构方程有多种数学表达形式[]，本研究所涉及到的本构方程主要为以下几项