TC4鈦合金板材電致塑性成形特性的實驗研究.pdf

1、TC4鈦合金因其低密度、高比強度和比剛度、抗腐蝕性好等優(yōu)良的綜合性能，在航空航天、能源化工和醫(yī)療器械等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是鈦合金在室溫下延伸率低，成形性能差，嚴重限制了其應(yīng)用和發(fā)展。針對TC4鈦合金室溫下成形性能差的問題，本論文通過脈沖電流來提高TC4鈦合金的成形性能，并探究晶粒尺寸對電塑性效應(yīng)的影響規(guī)律，具體研究內(nèi)容如下：
　　完成9.2μm、17.8μm和27.4μm三種不同晶粒尺寸TC4鈦合金的室溫拉伸和電塑性拉伸實

2、驗，結(jié)果表明，脈沖電流可以有效提高 TC4鈦合金的延伸率，降低流動應(yīng)力，并且隨著有效電流密度的增大，延伸率提高和流動應(yīng)力降低越明顯。相同密度的脈沖電流對細晶TC4鈦合金的電塑性效應(yīng)要高于對粗晶TC4鈦合金的作用。
　　運用金相、SEM、TEM和XRD等微觀分析手段分別觀察三種不同晶粒尺寸TC4鈦合金在室溫拉伸和電塑性拉伸時斷口附近的顯微組織、斷口形貌和位錯結(jié)構(gòu)，并定量分析了試樣拉伸前后α相的比例和位錯密度的變化規(guī)律。結(jié)果表明，脈沖

3、電流可以促進相變，提高 TC4鈦合金拉伸后試樣中α相的比例，并且對細晶材料的作用要高于對粗晶材料的作用。室溫下TC4鈦合金的斷口韌窩小且淺，塑性較差，通電拉伸后試樣斷口中韌窩大且深，表明電塑性拉伸材料的塑性好。隨著有效電流密度的增大，韌窩不斷變大變深，材料塑性越來越好。當觀察晶粒尺寸對斷裂形貌的影響時，TC4鈦合金室溫下的斷裂機制與晶粒尺寸有關(guān)。室溫下拉伸試樣中位錯密度很大，導致大量位錯纏結(jié)，所以材料塑性差，當通電拉伸時，位錯密度明顯降

4、低，位錯纏結(jié)打開，促進位錯的滑移和攀移，并且觀察到了位錯環(huán)的出現(xiàn)。對于9.2μm晶粒尺寸的TC4鈦合金，當脈沖電流的有效電流密度為6.36 A/mm2、9.03 A/mm2和10.48A/mm2時，和室溫拉伸相比，TC4鈦合金樣品中位錯密度分別降低了19.37％、26.25%和62.07%。結(jié)果表明，隨著有效電流密度的增大，位錯密度不斷降低，進而導致材料的延伸率提高和流動應(yīng)力降低。
　　完成9.2μm晶粒尺寸TC4鈦合金的電塑性V

5、型彎曲實驗，結(jié)果表明，利用脈沖電流的電塑性效應(yīng)可以有效抑制彎曲過程中裂紋的出現(xiàn)，顯著降低TC4鈦合金的彎曲成形力和加工硬化、減小工件彎曲后回彈角，提高材料的彎曲成形性能。當有效電流密度不斷增加時，TC4鈦合金的彎曲成形性能提高也越明顯。室溫成形時，難以獲得合格零件，工件上裂紋明顯，當有效電流密度為14.00A/mm2時，沒有裂紋出現(xiàn)，工件表面光滑但回彈角為14.1?，回彈較大。當有效電流密度增加到38.67A/mm2時，回彈角可以降低4