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20MnNiMo钢作为典型的低碳低合金材料，广泛应用于大型核电压力容器、国防军工等领域关键组件的制造。而消除大锻件内部空洞型缺陷是该系列钢种大型锻件热成形工艺的技术难点，论文采用大锻件锻造理论研究、热模拟压缩实验及成形过程有限元仿真相结合的方法，基于20MnNiMo钢热成形性能研究大型锻件内部空洞缺陷的修复机理。论文的主要研究工作阐述如下： ①20MnNiMo钢热成形性能研究。开展20MnNiMo钢的热压缩模拟实验，建立该材料的本构方程和材料动态再结晶模型，理论结合热模拟实验分析20MnNiMo钢的热流动行为和微观组织演变情况，并为数值模拟准备材料模型。 ②20MnNiMo钢热加工图构建和应用。基于动态材料模型构建20MnNiMo钢的热加工图，通过热加工图分析材料的热加工性能并确定20MnNiMo钢的安全加工区域，并获得20MnNiMo钢大型锻件成形的合理工艺条件。 ③大型锻件空洞型缺陷修复机理基础理论。采用理论结合有限元分析方法研究大型锻件内部球形空洞缺陷修复机理，以平面形状和闭合度为判据评价空洞缺陷的物理闭合过程，以动态再结晶体积分数为指标衡量空洞缺陷的冶金修复。 ④大型锻件内部不同变形区域和不同尺寸的空洞缺陷修复规律。基于有限元分析结果分析大型锻件不同变形区域、不同大小的空洞缺陷修复规律，并获取不同修复阶段的成形条件。 上述研究工作对于 Mn-Ni-Mo系类低碳合金钢的热成形性能具有参考价值，对于修复大型锻件内部空洞缺陷，获得组织均匀致密、综合性能良好的大型锻件具有工程指导意义。