鑄態(tài)TC18鈦合金熱變形行為研究.pdf

1、隨著我國(guó)航空航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)航空用鈦合金鍛件性能的要求日益提高。而采用合理的鍛造工藝達(dá)到對(duì)鈦合金鍛件的微觀組織控制是改善其性能的重要手段之一，但目前我國(guó)的鈦合金工件鍛造過程特別是鑄態(tài)開坯時(shí)的工藝控制還多依靠經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)的理論依據(jù)。因此，研究在兩相區(qū)鈦合金開坯鍛造過程中的變形行為、組織演變規(guī)律及機(jī)制對(duì)臺(tái)理選擇和優(yōu)化工藝參數(shù)得到滿足需要的微觀組織和性能，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文以熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地研究

2、了鑄態(tài)TC18鈦合金在溫度為1000～1150℃，應(yīng)變速率為0.O1～10s-1條件下的熱變形行為。通過應(yīng)力應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)擬合出本構(gòu)方程，預(yù)測(cè)鑄態(tài)TC18鈦合金的流變應(yīng)力，并基于動(dòng)態(tài)材料模型繪制三種判據(jù)的熱加工圖，結(jié)合變形組織分析初步優(yōu)化TC18鈦合金的變形工藝。在此基礎(chǔ)上，采用Deform軟件對(duì)本實(shí)驗(yàn)參數(shù)的加工過程進(jìn)行模擬，獲得溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)對(duì)材料所受應(yīng)力的影響規(guī)律，為優(yōu)化鑄態(tài)TC18鈦合金的開坯工藝提供理論依據(jù)。
　　主

3、要結(jié)論如下：
　　(1)鑄態(tài)TC18鈦合金對(duì)應(yīng)變速率及變形溫度具有敏感性。應(yīng)變速率一定時(shí)，提高變形溫度使變形時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力下降：變形溫度一定時(shí)，應(yīng)變速率的增大使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力相應(yīng)增大，但兩種情況下流變應(yīng)力達(dá)到一個(gè)峰值后逐漸趨于平穩(wěn)或稍有下降，表明變形產(chǎn)生的加工硬化與流變軟化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，體現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)特征。
　　(2)通過回歸計(jì)算得到鑄態(tài)TC18合金在1000～1150℃，0.01～10s-1范圍內(nèi)的變形激活能為187.25KJ/

4、mol，稍大于β-Ti的自擴(kuò)散激活能，表明主要的熱變形機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù)，并伴隨有一定的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。
　　(3)通過建立溫度范圍為1000～1150℃，應(yīng)變速率在0.01～10s-1的本構(gòu)關(guān)系模型和與應(yīng)變相關(guān)的模型參數(shù)多項(xiàng)式，得到的流變應(yīng)力預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果平均相對(duì)誤差為4.92％，表明建立的模型對(duì)流動(dòng)應(yīng)力具有良好的預(yù)測(cè)性。
　　(4)對(duì)三種判據(jù)繪制加工圖進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合顯微組織的分析，鑄態(tài)TC18鈦合金適合依據(jù)Murty判據(jù)繪制

5、的加工圖來(lái)優(yōu)化開坯鍛造工藝。鑄態(tài)TC18鈦合金在熱加工變形時(shí)，失穩(wěn)區(qū)域主要在溫度約為1000～1040℃，應(yīng)變速率約為1～10s-1和溫度約為1080～1150℃，應(yīng)變速率約為1～10s-1，其間出現(xiàn)了剪切開裂、縱向開裂及局部塑形流動(dòng)等缺陷，其余為安全區(qū)速率約為1～10s-1，其間出現(xiàn)了剪切開裂、縱向開裂及局部塑形流動(dòng)等缺陷，其余為安全區(qū)域，變形后組織多為回復(fù)再結(jié)晶，在一定的加工條件下也出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。
　　(5)Deform模