TC6钛合金基于最大m值的超塑性等温锻工艺优化研究

作     者：仲威铭 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王高潮

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：TC6 超塑性成形 最大m值 当量应变速率 等温锻 

摘      要：TC6是一种具有两相组织的钛合金,被大量应用于航空领域。本文以未经细化的TC6钛合金作为研究对象,通过超塑性拉伸实验和超塑性等温锻造实验,研究了TC6在不同实验参数下的热变形行为。推导出基于最大m值的当量应变速率法。并开发了可将当量应变速率应用于工程锻造的控制程序。提出了通过应变速率敏感指数控制锻压进程的方法。在温度83010℃,采用恒应变速率法和最大m值法对未经晶粒细化的TC6钛合金进行了高温拉伸实验。实验得出:TC6棒料钛合金最佳变形温度范围为850℃70℃,TC6钛合金的应力-应变速率敏感区域为2.0×10-4s-1.0×10-4s-1。变形温度850℃时,TC6棒料通过最大m值拉伸获得了900%的延伸率。以最大m值法为基础推导出某变形条件下的当量应变速率Maxm?(5),利用该方法可以通过一次实验得到材料当前温度下的最佳应变速率,并能获得最佳的延伸率。基于最大m值当量应变速率Maxm?(5)能够为金属超塑性材料性能测试提供参考,极大提高了实验效率。经实验测得变形温度830℃、850℃、870℃、890℃时,TC6的当量应变速率为2.6×10-4s-1、3.0×10-4s-1、3.4×10-4s-1和3.3×10-4s-1。在温度850℃和870℃对TC6做了当量应变速率超塑性拉伸实验。获得了892%和855%的延伸率。随后提出了将最大m值理论应用于工程实践的方法,对400T锻压机进行了程序开发。程序能够实现数据的采集、分析及归档、设备的监控和实时数据曲线生成。最后对TC6钛合金做了当量应变速率法的锻压实验,运用当量应变速率对TC6航空作动筒进行了模拟。实验和模拟表明基于最大m值的当量应变速率法得到的应变速率,可以使TC6变形过程中的硬化与软化机制相互平衡,获得最佳的塑性效果。在TC6的当量应变速率,流动应力维持在极低的水平,非常适合大型钛合金锻件的生产。