TC4-DT鈦合金熱變形行為及顯微組織演變的模擬研究.pdf

1、TC4-DT合金是我國自主研發(fā)的中強高韌損傷容限型兩相鈦合金，在航空航天結(jié)構(gòu)件的應用前景廣泛。結(jié)構(gòu)件的成形通常是經(jīng)過熱變形加工，而其優(yōu)良的性能則由熱變形后的顯微組織結(jié)構(gòu)決定，因此研究鈦合金熱變形行為及其顯微組織演變規(guī)律對制定合理的熱加工工藝，進而獲得具有良好性能的加工件具有重要意義。本文采用Gleeble-3500熱模擬試驗機對TC4-DT合金在變形溫度920~1040℃，應變速率0.001~50s-1條件下進行等溫壓縮試驗，結(jié)合金相分

2、析系統(tǒng)，研究了合金高溫變形行為，并建立了合金的加工圖來優(yōu)化變形工藝參數(shù)，同時利用DEFORM-3D對合金熱變形過程中顯微組織演變進行了模擬。具體的研究工作如下：
　　(1)根據(jù)等溫壓縮變形試驗數(shù)據(jù)，研究了合金的流動應力的變化特征和動態(tài)再結(jié)晶規(guī)律，得到了合金熱變形時的熱激活能Q值和流動應力的本構(gòu)方程，同時對建立的流動應力模型進行了驗證，發(fā)現(xiàn)模型具有較高的精度。通過金相技術(shù)分析了變形后合金的顯微組織演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)合金在較小應變速率下動

3、態(tài)再結(jié)晶發(fā)生較完全，隨著變形溫度和變形程度的增加都有利于動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生；而在高應變速率下，軟化機制以動態(tài)回復為主。
　　(2)根據(jù)合金流動應力值，得到了TC4-DT合金基于Presad和Murty判據(jù)下的加工圖。加工圖預測的失穩(wěn)區(qū)均在高應變速率段，得到失穩(wěn)變形區(qū)的熱力參數(shù)分別為920~950℃、0.03~50 s-1，950~1010℃、0.56~50s-1，1010~1040℃、0.58~50 s-1。TC4-DT合金在穩(wěn)定變

4、形區(qū)存在兩個峰值η區(qū)域，分別在相變點兩邊的區(qū)域。同時得到較佳變形區(qū)的熱力參數(shù)分別為920~950℃、0.001~0.03 s-1，960~1040℃、0.001~0.56 s-1。通過對顯微組織觀察，發(fā)現(xiàn)在失穩(wěn)變形區(qū)，合金主要存在局部流動和β晶粒不均勻變形失穩(wěn)缺陷；在穩(wěn)定變形區(qū)，合金動態(tài)再結(jié)晶進行充分。
　　(3)根據(jù)熱模擬壓縮實驗和金相實驗，建立了TC4-DT合金β單相區(qū)熱變形過程的動態(tài)再結(jié)晶模型。在DEFORM-3D平臺上采用