鑄態(tài)TC18鈦合金熱變形行為研究.pdf

1、隨著我國航空航天技術(shù)的發(fā)展，對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到對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，但目前我國的鈦合金工件鍛造過程特別是鑄態(tài)開坯時的工藝控制還多依靠經(jīng)驗，缺乏科學的理論依據(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)律及機制對臺理選擇和優(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用價值。
　　本文以熱模擬壓縮實驗為基礎(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，預測鑄態(tài)TC18鈦合金的流變應(yīng)力，并基于動態(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軟件對本實驗參數(shù)的加工過程進行模擬，獲得溫度場、應(yīng)力場和應(yīng)變場對材料所受應(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鈦合金對應(yīng)變速率及變形溫度具有敏感性。應(yīng)變速率一定時，提高變形溫度使變形時的流動應(yīng)力下降：變形溫度一定時，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)力達到一個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到動態(tài)平衡，體現(xiàn)動態(tài)回復特征。
　　(2)通過回歸計算得到鑄態(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的自擴散激活能，表明主要的熱變形機制為動態(tài)回復，并伴隨有一定的動態(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)多項式，得到的流變應(yīng)力預測結(jié)果與實際結(jié)果平均相對誤差為4.92％，表明建立的模型對流動應(yīng)力具有良好的預測性。
　　(4)對三種判據(jù)繪制加工圖進行對比，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、的加工圖來優(yōu)化開坯鍛造工藝。鑄態(tài)TC18鈦合金在熱加工變形時，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等缺陷，其余為安全區(qū)域，變形后組織多為回復再結(jié)晶，在一定的加工條件下也出現(xiàn)了動態(tài)再結(jié)晶。
　　(5)Deform模