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TC21合金的热变形行为及其组织演变

赵建国

   作为航空结构件关键材料之一,钛合金逐步向损伤容限型发展,要求其具有良好的强度、塑性、断裂韧性、裂纹扩展速率的匹配。TC21合金是在仿制Ti-6-22-22S合金的基础上,设计出的Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb系、1100MPa强度级别的新型高损伤容限双相钛合金。本文主要研究TC21合金在α+β两相区、近β相区、准β相区和β相区域内的热变形行为及其微观组织的演变规律,并基于动态材料模型建立合金的热加工图,指导实际工件的锻造生产。 本文通过Gleeble热模拟实验,获得了TC21合金在高温变形时的应力-应变曲线,探讨了应变速率、变形温度等热变形参数对合金流动应力的影响,建立了合金峰值应力与变形温度和应变速率间以及应变0.05~0.6范围内双曲正弦形式的Arrhenius本构方程,并根据回归求解出的变形激活能对合金的热变形行为进行讨论。 利用DEFORM2D有限元软件,模拟了TC21合金的镦粗变形过程,分析了试样产生严重鼓肚变形的原因,并跟据轴向截面各区域等效应变的不同,将截面各划分为:变形死区、大变形区和自由变形区。对变形死区的组织进行观察,分析了变形前TC21合金高温组织特点。对变形区的进行了组织观察,分析了应变速率、变形温度对合金微观组织的影响,探讨了变形过程中流动应力软化机制。 基于动态材料模型和Prasad失稳准则,建立了TC21合金在真应变0.1、0.3、0.6时的热加工图,并将合金的变形工艺区间分为:T_β转变温度以下低应变速率区、T_β转变温度以下高应变速率区和T_β转变温度以上区域。并根据功率耗散效率η,分析了不同区域合金能量耗散的主要形式,以及变形失稳区的失稳形式,优化相应工艺参数。……   
[关键词]:TC21合金;热变形;组织演变;热加工图
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2008年