TC11鈦合金熱變形特性及成形工藝研究.pdf

1、本文以航空航天工業(yè)廣泛應(yīng)用的TC11鈦合金為研究對象,采用Gleeble-1500D熱模擬試驗機(jī),在變形溫度為960~1050℃,應(yīng)變速率為0.01~10s-1范圍內(nèi)對TC11鈦合金進(jìn)行等溫恒應(yīng)變速率壓縮實驗。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),建立了TC11鈦合金的本構(gòu)方程和熱加工圖,并結(jié)合對壓縮試樣的組織分析,初步優(yōu)化了TC11鈦合金的變形工藝。在此基礎(chǔ)上對TC11鈦合金的熱擠壓過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,獲得了溫度場和速度場對材料所受應(yīng)力的影響規(guī)律,從而得

2、到優(yōu)化后的變形工藝,并利用該工藝對TC11鈦合金進(jìn)行了鍛造,對鍛造后的工件進(jìn)行了組織和性能分析。
　　結(jié)果表明,TC11鈦合金的流變應(yīng)力隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而減小,其應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈先硬化后軟化的基本規(guī)律。利用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)在Arrhenius型雙曲正弦方程的基礎(chǔ)上建立了適用于TC11鈦合金熱變形的本構(gòu)方程,并將不同變形條件下的流變應(yīng)力與實驗值進(jìn)行了比較,經(jīng)誤差分析發(fā)現(xiàn)所建立的本構(gòu)方程能夠客觀地反應(yīng)TC11鈦

3、合金的動態(tài)特性。
　　綜合熱加工圖和變形后不同區(qū)域的金相、掃描電鏡顯微組織,確定TC11鈦合金熱加工圖中的失穩(wěn)區(qū)域和穩(wěn)定區(qū)域。變形溫度為990~1020℃,應(yīng)變速率為10s-1范圍為失穩(wěn)區(qū),失穩(wěn)區(qū)易出現(xiàn)絕熱剪切帶和局部流變失穩(wěn)現(xiàn)象。變形溫度為960~990℃,1020~1050℃,應(yīng)變速率均為0.01~1.0-1范圍為穩(wěn)定區(qū)。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明,應(yīng)變速率越大,材料所受的應(yīng)力越不均勻,易造成失穩(wěn)或者開裂;變形溫度越高,材料