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铸态TB6钛合金的加工图及其锻造工艺优化

余兴强

   TB6钛合金是一种为适应损伤容限设计原则而生产的高结构效益的钛合金,由于具有良好的综合性能,在民用和军用飞机上获得了广泛的应用。TB6钛合金锻造变形组织对变形温度、应变速率等锻造热力参数比较敏感,热力参数容差小,因此有必要对TB6钛合金锻造热力参数的优化进行研究。本文根据铸态TB6钛合金的等温恒应变速率压缩实验数据,对其热变形行为进行了分析,并采用基于动态材料模型的加工图技术对该合金锻造热力参数进行了优化。所得结果对铸态TB6钛合金锻造工艺的制定及获得组织与性能优良且稳定一致的锻件具有重要的指导意义。 利用Thermecmaster-Z型热加工模拟实验机,在变形温度和应变速率分别为800~1150℃和0.001~10s-1的范围内对铸态TB6钛合金进行了等温恒应变速率热压缩实验。利用压缩实验所获得的数据,绘制了不同变形温度及应变速率条件下的真应力-应变曲线,并分别分析了变形温度和应变速率对铸态TB6钛合金流动应力的影响。结果表明,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。从流动应力值的大小来考虑,在低的变形温度条件下(800~950℃),应变速率范围为0.001~0.1 s-1时适宜加工;而在高的变形温度条件下(1000~1150℃),应变速率范围为0.001~1 s-1时适宜加工。计算得出,铸态TB6钛合金在应变为0.8时的平均变形激活能Q=225.32kJ/mol。 对铸态TB6钛合金的热压缩实验数据进行合理的处理,并分别基于Prasad判据和Murty判据绘制出该合金在不同应变量下的加工图。比较和分析表明,基于Murty判据绘制出的加工图比基于Prasad判据绘制出的加工图更能准确的预测和优化锻造热力参数。根据对基于Murty判据绘制出的加工图中稳定区与失稳区的失稳现象分析及组织观察,确定出不同区域的变形机制,并优化出该合金的锻造热力参数。结果表明:当变形温度范围为800~890℃,应变速率范围为0.01~1s-1时,易出现局部流动现象;而当变形温度范围为800~890℃,应变速率范围为1~10 s-1时,则出现了裂纹。在所研究参数范围内,铸态TB6钛合金有四个较佳的变形热力参数区域,分别为800~950℃、0.001~0.008s-1,1025~1075℃、0.001~0.032s-1,920~975℃、1.8~10s-1和1030~1065℃、3.2~10s-1。其中最佳的锻造热力参数分别为850~875℃、0.001s-1附近及1050~1075℃、0.001s-1附近,它们的变形机制分别为大晶粒超塑性与动态再结晶。……   
[关键词]:铸态TB6钛合金;热变形行为;加工图;变形机制;锻造工艺优化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌航空大学2010年