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锻压技术 2023年第10期48卷 60-66页

作者：乔旭东王鹏飞陈明和李春阳吴亚凤王富明冯栋南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中航航发动力股份有限公司钣焊中心陕西西安710021

针对航空发动机整流罩屏零件的结构特点和拉深减薄问题,对TC1钛合金进行高温成形性能实验,基于有限元仿真模拟软件PAMSTAMP,对TC1钛合金零件展开后的坯料进行计算并模拟热拉深成形过程,将优化的模拟结果用于实际生产。结果表明:采用PAMS... 详细信息

针对航空发动机整流罩屏零件的结构特点和拉深减薄问题,对TC1钛合金进行高温成形性能实验,基于有限元仿真模拟软件PAMSTAMP,对TC1钛合金零件展开后的坯料进行计算并模拟热拉深成形过程,将优化的模拟结果用于实际生产。结果表明:采用PAMSTAMP仿真软件可以有效预测零件的拉深缺陷、优化钣金初始坯料和拉深成形工艺路线以及节约试制成本;在压边力为30 kN、拉深速度为3000 mm·s^(-1)和摩擦因数为0.12的条件下,采用优化后的对坯料进行3次热成形的工艺方案,可以获得减薄尺寸满足要求的整流罩屏零件。

关键词： TC1钛合金整流罩屏热拉深减薄高温成形性能

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TC4钛合金高温拉伸变形行为及微观组织演变研究

TC4钛合金高温拉伸变形行为及微观组织演变研究

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作者：张猛华中科技大学

学位级别：硕士

TC4钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温等优点,在航空航天领域中被广泛用于制造蒙皮、翼板等关键构件。由于TC4钛合金在室温成形性能差、回弹大,通常采用热冲压成形工艺制造其复杂零件。在热冲压成形过程中,变形参数对合金的微观组织... 详细信息

TC4钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温等优点,在航空航天领域中被广泛用于制造蒙皮、翼板等关键构件。由于TC4钛合金在室温成形性能差、回弹大,通常采用热冲压成形工艺制造其复杂零件。在热冲压成形过程中,变形参数对合金的微观组织演变和塑性变形行为有重要影响。在拉应力作用下,塑性变形引起的损伤累积也会极大地降低TC4钛合金最终的力学性能。因此,研究钛合金的高温拉伸行为、微观组织和损伤演变之间交互影响对于改进TC4钛合金的热加工工艺具有重要意义。本文以TC4钛合金板材为研究对象,分析了TC4钛合金的高温拉伸行为、微观组织演变与损伤演化之间的相互作用机制,建立了耦合相变和损伤的统一物理机制本构模型,并建立了考虑损伤影响的改进热加工图。取得的主要研究成果如下:首先,在780～900℃和0.001～1 s变形条件下对TC4钛合金板材进行了高温拉伸实验,研究不同变形参数下TC4钛合金的高温变形行为及微观组织演变规律。引起应力下降的主要原因为流变软化和塑性损伤。通过扫描电子显微实验,得到以下结果:在高应变速率下,断口韧窝区为等轴韧窝,呈现典型的韧性断裂特征;在较低应变速率下,断口呈现蛇形滑移微观形貌;TC4钛合金高温塑性损伤机理为α相与β相变形不协调导致在两相界面处形成孔洞,孔洞随着变形的进行沿着α相晶粒边界长大并聚合为微裂纹,孔洞与微裂纹的发展最终导致材料断裂。其次,综合考虑了β相含量、位错密度和塑性损伤对高温变形行为的影响,建立耦合相变和损伤的TC4钛合金统一物理机制本构模型,并利用无导数法求解模型中的材料参数。统计学分析结果发现,实验值与模型计算值的线性相关系数最小值为0.9789,均方差和平均绝对误差的最大值分别为29.63 MPa和14.17%。表明模型能够准确地描述TC4钛合金的高温拉伸行为。最后,基于经典热加工图理论,建立TC4钛合金不同应变下的热加工图。结果表明,当应变为0.15和0.25时,TC4钛合金不存在流变失稳区,在应变为0.35时存在流变失稳区,失稳区对应的变形温度为780～846℃、应变速率为0.08～1 s。基于建立的统一物理机制本构模型,考虑损伤因子D值对TC4钛合金成形性能的影响,构建了改进热加工图。最终优化的工艺参数区间为变形温度780～820℃、应变速率0.001～0.04 s;变形温度820～900℃、应变速率0.006～0.06 s。

关键词： TC4钛合金高温变形行为组织演变塑性损伤本构模型高温成形性能

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