Ti-43Al-9V-Y合金高溫軋制過程數(shù)值模擬及組織演變.pdf

1、TiAl合金熱加工性能差,尤其是軋制過程,應(yīng)力狀態(tài)更為復(fù)雜,制備組織與性能優(yōu)異TiAl合金板材難度很大。本文以一種新型beta-gammaTiAl合金Ti-43Al-9V-Y為研究對象,對其高溫軋制過程進(jìn)行了熱力耦合有限元模擬,以期望獲得組織與性能優(yōu)異的TiAl合金板材。對該合金不同軋制道次及不同熱處理?xiàng)l件下軋態(tài)組織演變規(guī)律進(jìn)行了深入的分析。
　　采用ABAQUS有限元模擬軟件,結(jié)合Ti-43Al-9V-Y合金高溫軋制實(shí)際情況,成

2、功對隔熱層模型進(jìn)行了簡化,建立了三維熱力耦合有限元模型。模擬結(jié)果表明:包套的引入增加了TiAl坯料溫度場分布均勻性。隔熱層的存在,近一步改善了TiAl坯料溫度場分布均勻性。TC4鈦合金熱傳導(dǎo)率較小,保溫效果好于304不銹鋼。最優(yōu)工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:包套材料為304不銹鋼或TC4鈦合金,包套厚度為5mm、9mm或13mm,包套與TiAl坯料間引入一層2mm硅化物玻璃纖維棉作為隔熱層。
　　Ti-43Al-9V-Y合金不同軋制工藝參數(shù)組合

3、熱力耦合有限元模擬結(jié)果表明:不同軋制工藝條件下TiAl合金坯料溫度場、等效應(yīng)力場、等效應(yīng)變場分布不均勻。同一軋制工藝下,包套材料為TC4鈦合金時,TiAl坯料變形程度較大,但變形均勻性較差。304不銹鋼與TiAl合金變形抗力匹配性較好,變形過程趨于均勻化。最終選擇最優(yōu)軋制工藝參數(shù)組合:包套材料為304不銹鋼,包套厚度為9mm,軋制溫度為1200℃,軋制速度為0.3m/s。
　　對熱力耦合有限元模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,無包套軋制后T

4、i-43Al-9V-Y合金板材表面粗糙,開裂現(xiàn)象嚴(yán)重,包套軋制后Ti-43Al-9V-Y合金板材表面光滑完整。軋態(tài)組織主要由γ+β/B2雙相組織組成,無包套軋制TiAl合金顯微組織β/B2中析出的γ相較多,β/B2相晶粒尺寸較大,高溫變形性能較差。
　　隨著軋制道次的增加,β相中析出的γ板條相逐漸增加,白色稀土顆粒相分布越來越均勻彌散且晶粒尺寸越來越小,γ相中微裂紋逐漸消失。
　　1200℃-1300℃淬火熱處理實(shí)驗(yàn)表明:隨