大型锻件是各类大型设备与关键装置中的重要基础零部件，其生产能力与技术水平是衡量一个国家重工业发展水平与重大装备自给能力的最主要标志之一。然而，其所用大型钢锭内部不可避免地存在缩孔、疏松、气孔等孔洞型冶金缺陷，这些缺陷破坏了材料的连续性，严重损害了锻件的力学性能，必须在锻造过程中予以消除。为此，研究人员开发出众多锻透压实工艺。然而，随着设备向大型化发展，锻件所需钢锭的吨位也越来越大，现有的锻造工艺难以有效地消除钢锭内部缺陷。因此，研究大型钢锭内部孔洞型缺陷的愈合规律有助于制定合理的锻造工艺，提高锻件的内在质量。本文采用有限元模拟和实验研究相结合的方法对孔洞愈合过程进行了系统研究。主要研究内容和结论包括：　　 ⑴针对典型核电转子用钢25Cr2Ni4MoV数据库尚未建立的情况，本文实测了该钢种室温至1200℃区间的热导率、比热、热扩散率、密度以及杨氏模量、剪切模量、泊松比等热物性数据。在实测应力-应变曲线的基础上，建立了该钢种的高温本构模型。这些数据为有限元模拟提供了基础。　　 ⑵采用ABAQUS软件建立了含孔洞圆柱体热压缩过程的二维轴对称有限元模型，系统研究了内在因素如试样尺寸、孔洞尺寸、试样高径比，以及外在因素如变形温度、应变速率、摩擦系数等对孔洞闭合过程的影响，获得了压缩过程中不同因素下的孔洞闭合曲线，分析了孔洞表面的等效应变、静水应力与等效应力之比等力学因素对孔洞闭合规律的影响。结果表明，孔洞的典型闭合过程为：球-椭球-闭合面，闭合速率的变化规律为先减小、后增大以及再次减小。孔洞闭合过程的影响因素可分为三类：①既不影响孔洞闭合过程也不影响临界闭合压下率的因素，如孔洞大小、试样尺寸等；②影响孔洞闭合过程但不影响临界闭合压下率的因素，如变形温度、应变速率等；③既影响孔洞闭合过程也影响临界闭合压下率的因素，如高径比、摩擦系数等。研究还发现静水压应力是孔洞闭合的必要但非充分条件，塑性变形对孔洞的闭合起主导作用。　　 ⑶基于ABAQUS中的流体力学模型，建立了含气体孔洞闭合过程的二维轴对称有限元模型，系统研究了初始气压对孔洞闭合过程的影响，得到了不同初始气体压力下含气体孔洞的闭合曲线，阐述了含气体孔洞的闭合规律。结果表明，初始气压越大，孔洞最后残留的体积越大。与不含气体孔洞的闭合过程形貌演化不同，含气体孔洞的典型闭合过程为：球-扁椭球-分裂成两个裂隙。不同初始条件下的孔洞内部气压变化曲线在约25％压下率下交汇于一点，此时的气体压力约为30MPa，与模拟条件下材料的稳态应力相当。　　 ⑷变形温度对孔洞闭合过程影响的模拟结果表明，孔洞闭合过程体积的变化以及最终闭合的临界压下率对温度变化不敏感，不同温度下的临界压下率约为25％。基于这些研究结果，设计了孔洞闭合后的焊合实验，提出了评价焊合效率的方法，考察了激冷以及随后高温退火对孔洞焊合效率的影响，得到了不同条件下变形温度、压下率等对焊合效率的影响规律，采用金相、扫描电镜等手段观察了焊合界面的微观组织，分析了影响焊合的因素。结果表明，变形后激冷条件下，当变形温度大于1000℃、压下率为35％时，闭合界面结合强度可达基体强度，孔洞实现完全焊合；当温度降至900℃时，孔洞需45％的压下率才能完全焊合；当温度降到800℃时，焊合效率几乎为0。激冷态的试样经高温退火后，焊合效率分别有了不同程度的提高。　　 ⑸在借鉴扩散焊研究方法的基础上，设计了闭合界面焊合机理的研究方案。研究了预变形条件下压力大小、保温保压时间对焊合效率的影响，通过金相观察分析了界面的焊合机理。研究发现界面焊合存在两种机制：转化机制和吞并机制。转化机制是指闭合界面转化为晶界的一部分；吞并机制是指闭合界面在两侧晶粒的熟化过程中被吞并。综合考虑焊合实验结果与实际锻造过程的特点，确定25Cr2Ni4MoV钢在1100℃以上变形时其内部孔洞闭合界面焊合的临界压力为30MPa。　　 ⑹建立了百万千瓦级核电转子中心压实过程的三维热力耦合有限元模型，模拟分析了四种条件下锻件轴线区域等效应变与静水应力的演化规律。结合孔洞愈合的基础研究结论，分析了四种方案的压实效果，得到了较优的工艺方案。在此基础上，与企业联合成功试制了百万千瓦级核电转子锻件。