TC4-DT鈦合金分步超塑性成形技術(shù)研究.pdf

1、TC4-DT鈦合金是我國自主研發(fā)的新型中強(qiáng)度、高損傷容限型α+β兩相鈦合金，作為重要的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。本文以未經(jīng)特殊細(xì)化的 TC4-DT鈦合金為研究對(duì)象，通過對(duì)該合金進(jìn)行分步超塑性拉伸實(shí)驗(yàn)和分步超塑性等溫鍛造實(shí)驗(yàn)，研究了不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的熱變形行為和顯微組織演變規(guī)律，并對(duì)超塑性等溫鍛件在兩相區(qū)進(jìn)行三重?zé)崽幚?，?duì)熱處理后鍛件進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試，以期為大型復(fù)雜航空結(jié)構(gòu)承力件的等溫鍛造成形提供相關(guān)技術(shù)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　對(duì)

2、TC4-DT鈦合金提出的分步超塑性拉伸成形法，即將不同溫度條件下的常規(guī)恒應(yīng)變速率超塑性成形分為兩步，待第一步超塑性拉伸到達(dá)設(shè)定的預(yù)應(yīng)變量并保溫一段時(shí)間后，再進(jìn)行第二步超塑性拉伸。實(shí)驗(yàn)表明：在溫度為860～950℃，應(yīng)變速率為3.3×10-4～1.0×10-2 s-1，預(yù)應(yīng)變量為20％～80%，間隙保溫時(shí)間為5～30 min條件下，TC4-DT鈦合金均表現(xiàn)出良好的超塑性（305.93%～506.67%）。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件是變形溫度為890℃，預(yù)

3、應(yīng)變量為50%，間隙保溫時(shí)間為10 min，第一步和第二步應(yīng)變速率均為3.3×10-4 s-1時(shí)，TC4-DT鈦合金表現(xiàn)出最佳的超塑性(506.67%)。真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線顯示，第二步的應(yīng)力明顯小于第一步結(jié)束時(shí)的應(yīng)力，第一步變形對(duì)該合金產(chǎn)生一定的軟化作用。顯微組織顯示，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶一直伴隨著分步超塑性成形過程，靜態(tài)再結(jié)晶發(fā)生在間隙保溫時(shí)間。再結(jié)晶行為的發(fā)生為超塑性成形提供了細(xì)小等軸組織，有利于該合金超塑性的提高。
　　對(duì)TC4-DT

4、鈦合金在兩相區(qū)進(jìn)行超塑性等溫鍛造實(shí)驗(yàn)，并對(duì)鍛件在兩相區(qū)進(jìn)行三重?zé)崽幚?，通過對(duì)其組織與性能的研究，提出了分步超塑性等溫鍛造成形工藝，即將不同溫度條件下的超塑性等溫鍛造成形分為兩步，待第一步達(dá)到設(shè)定的壓縮量并保溫一段時(shí)間后，再進(jìn)行第二步超塑性等溫鍛造成形。實(shí)驗(yàn)表明：溫度相同時(shí)，分步超塑性等溫鍛造各步結(jié)束時(shí)的鍛造壓力均小于一步超塑性等溫鍛造結(jié)束時(shí)的鍛造壓力，說明分步超塑性等溫鍛造可以有效地降低一步等溫鍛造壓力。在相同變形溫度條件下，分步超塑性

5、等溫鍛件的α相含量比一步超塑性等溫鍛件的α相含量低，條狀α相含量增多，且溫度越高，這種趨勢越明顯；不同超塑性等溫鍛造工藝下的鍛件經(jīng)過960℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC三重?zé)崽幚砗螅梢缘玫讲煌幙棾潭鹊木W(wǎng)籃組織，編織程度越好，強(qiáng)度越高；890℃時(shí)的分步超塑性等溫鍛件和920℃時(shí)的一步超塑性等溫鍛件，經(jīng)過960℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC三重?zé)崽幚砗?，可以獲得比較好的強(qiáng)