Ti-22Al-24Nb合金超塑性能及SPF-DB工藝研究.pdf

1、Ti2AlNb合金以其輕質(zhì)耐高溫的特點(diǎn)已越來(lái)越多的應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域中,近年來(lái)對(duì)該材料在合金熔煉,成分設(shè)計(jì)等方面的研究已有顯著進(jìn)展,但在成形方面研究相對(duì)較少。鑒于其室溫下成形困難,在高溫時(shí)有良好超塑性的特點(diǎn),在成形方面如何將Ti2AlNb合金應(yīng)用到超塑成形/擴(kuò)散連接(Superplasticforming/diffusionbonding,SPF/DB)組合工藝中是近年來(lái)航空航天界廣為關(guān)注的問(wèn)題。
　　本文以Ti-22Al-24N

2、b合金SPF/DB工藝為背景,對(duì)該合金的超塑性、擴(kuò)散連接性及單層結(jié)構(gòu)盒形件超塑成形性能與雙層結(jié)構(gòu)盒形件SPF/DB工藝實(shí)施方案進(jìn)行了研究。主要研究了Ti-22Al-24Nb合金具有最佳超塑性時(shí)的成形溫度、應(yīng)變速率及應(yīng)變速率敏感系數(shù)m值;最佳擴(kuò)散連接工藝參數(shù)及不同工藝參數(shù)條件下制備出的擴(kuò)散連接界面結(jié)合情況;盒形件成形過(guò)程有限元數(shù)值模擬;單層結(jié)構(gòu)盒形件超塑成形及雙層結(jié)構(gòu)盒形件SPF/DB工藝,并分析了成形件的微觀組織。
　　對(duì)Ti-2

3、2Al-24Nb合金進(jìn)行高溫單向拉伸試驗(yàn),確定了該合金在960℃,應(yīng)變速率為0.0005s-1時(shí)具有最佳超塑性,延伸率可達(dá)到238％;在960℃時(shí)應(yīng)變速率敏感系數(shù)m值為0.33;對(duì)拉伸試樣斷口附近進(jìn)行微觀組織分析,晶粒呈等軸狀,隨著溫度的升高在拉伸試樣斷口附近晶粒有沿拉伸方向伸長(zhǎng)的趨勢(shì)。進(jìn)行Ti-22Al-24Nb合金真空擴(kuò)散連接試驗(yàn),確定了板材在960℃,壓力為5.3MPa,保溫1h時(shí)擴(kuò)散連接效果最好。
　　利用MARC模擬軟件

4、對(duì)Ti-22Al-24Nb合金盒形件成形過(guò)程進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,分析了板材在成形過(guò)程中各部位隨時(shí)間變化的厚度分布,并得到了等應(yīng)變速率條件下的時(shí)間-壓力加載曲線,為后續(xù)超塑成形及SPF/DB工藝試驗(yàn)壓力加載提供了參考。
　　設(shè)計(jì)了超塑成形模具及氣壓控制系統(tǒng),進(jìn)行單層結(jié)構(gòu)盒形件超塑成形試驗(yàn),成形后的盒形件貼模效果良好,壁厚分布與模擬得到的壁厚分布曲線相吻合;在650℃-800℃成形構(gòu)件抗拉強(qiáng)度在534MPa-801MPa之間;在雙層結(jié)