Ti40阻燃合金高溫變形機(jī)理及開(kāi)裂準(zhǔn)則研究.pdf

1、金屬材料的韌性斷裂是塑性加工過(guò)程中常見(jiàn)的失效形式和影響熱加工性的重要因素，歷來(lái)都是先進(jìn)塑性加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著有限元模擬技術(shù)和損傷力學(xué)的不斷發(fā)展，如何建立合適的熱變形開(kāi)裂準(zhǔn)則，預(yù)測(cè)和避免缺陷的產(chǎn)生已成為缺陷仿真預(yù)測(cè)迫切需要解決的難題。本文以熱變形極易開(kāi)裂的Ti40阻燃合金為研究對(duì)象，以各種室溫下適用的開(kāi)裂準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，引入Zener-Hollomon因子，對(duì)Ti40合金的變形機(jī)理及開(kāi)裂行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：

2、 研究了Ti40合金高溫變形過(guò)程中變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)流動(dòng)應(yīng)力的影響規(guī)律，揭示了流動(dòng)軟化和不連續(xù)屈服現(xiàn)象的影響因素和機(jī)理，發(fā)現(xiàn)不連續(xù)屈服現(xiàn)象與大量可動(dòng)位錯(cuò)從晶界突然增殖有關(guān)。 揭示了Ti40合金的高溫變形機(jī)理。發(fā)現(xiàn)變形溫度低于950℃，以動(dòng)態(tài)回復(fù)為主；高于950℃，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形貌隨應(yīng)變速率的變化而變化：應(yīng)變速率較高時(shí)(>1s<'-1>)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒呈項(xiàng)鏈狀沿原始β晶界分布，沿晶界析出的Ti<,5>Si<

3、,3>顆粒是再結(jié)晶晶粒的核心；應(yīng)變速率較低時(shí)(<0.1s<'-1>)，發(fā)生了鋸齒狀的連續(xù)再結(jié)晶，亞晶形核是其形核的主要機(jī)制。 研究了Ti40合金的開(kāi)裂機(jī)理。發(fā)現(xiàn)低溫、高應(yīng)變速率下，變形以45°剪切開(kāi)裂為主；溫度較高時(shí)，以平行于壓縮軸方向的縱裂和豆腐渣式開(kāi)裂為主。V<,2>O<,5>揮發(fā)導(dǎo)致接近表面的晶界產(chǎn)生空洞，是合金熱變形開(kāi)裂的誘因。 揭示了Ti40阻燃合金熱變形開(kāi)裂的臨界變形量與變形溫度和應(yīng)變速率的關(guān)系。結(jié)果表明：變

4、形溫度越高，應(yīng)變速率越低，材料的臨界變形量越大。發(fā)現(xiàn)變形溫度和應(yīng)變速率的綜合作用可用單變量Zener-Hollomon因子來(lái)表示，且開(kāi)裂的臨界變形量與lnZ呈線(xiàn)性關(guān)系，從而大大減少試驗(yàn)次數(shù)。 基于DEFORM3D有限元平臺(tái)，建立了Ti40合金等溫?zé)釅嚎s過(guò)程的有限元分析模型，并對(duì)6種典型的室溫韌性開(kāi)裂準(zhǔn)則進(jìn)行了分析比較。發(fā)現(xiàn)基于空洞長(zhǎng)大聚合的Oyane模型可適用于Ti40阻燃合金高溫變形。發(fā)現(xiàn)Oyane準(zhǔn)則的臨界開(kāi)裂C<,f>值與