Ti40合金熱變形過程的微觀組織模擬.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TG113、TG316學號：100080503020南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）Ti40合金熱變形過程的微觀組織模擬碩士研究生：宋昕導師：王克魯教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學院答辯日期：2013年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要金屬在熱變形過程中將發(fā)生一系列復雜的微觀組織演變，其將直接影響材料的加工工藝和加工設備的選擇，并最終影響產品的使用性能。Ti40合

2、金因其良好的阻燃性能，在航空領域具有廣闊的應用前景，但該合金塑性差，且組織、性能對變形工藝參數非常敏感，成形過程中不易獲得組織和性能穩(wěn)定一致的產品。因此，研究Ti40合金在熱變形過程中的微觀組織演變規(guī)律，對于成形工藝制度的確定及優(yōu)化具有一定的理論意義和實用價值。本文以Ti40合金為研究對象，在Gleeble熱模擬試驗機上對該合金進行熱壓縮模擬實驗，其應變、變形溫度和應變速率的范圍分別為0~0.92、950℃~1100℃和0.001s1~

3、0.1s1。利用金相顯微鏡對不同工藝參數下的Ti40合金壓縮試樣進行了微觀組織觀察與分析。結果表明：在同一應變速率下，動態(tài)再結晶行為隨著變形溫度(950℃~1100℃)的升高進行地更充分；在同一變形溫度下，當應變速率從0.1s1降低至0.001s1時，其動態(tài)再結晶體積分數及和晶粒尺寸顯著增大；在同一應變速率和同一溫度下，隨著熱壓縮地進行，應變(0~0.92)的增大，其再結晶行為也進行地更充分。基于對Ti40合金壓縮試樣的微觀組織演變研究

4、，建立了該合金的JMAK動態(tài)再結晶模型(再結晶體積分數模型、再結晶晶粒尺寸模型和平均晶粒尺寸模型)，并利用有限元軟件DEFM3D對該合金進行了熱壓縮過程模擬。模擬結果表明：(1)在熱壓縮試樣的不同區(qū)域中，其中部中心區(qū)域的等效應變、應變速率和溫度一般處于最高，且該區(qū)域的動態(tài)再結晶行為也進行地最充分；(2)不同工藝參數對動態(tài)再結晶有著不同的影響，較高的變形溫度、低應變速率和大應變都會有利于動態(tài)再結晶的進行；(3)利用JMAK動態(tài)再結晶模型計

5、算得到的再結晶體積分數與再結晶晶粒尺寸的值與實驗測得的比較接近。本文還利用元胞自動機方法建立了Ti40合金的動態(tài)再結晶模型，并通過DEFM3D中的Microstructure模塊對熱壓縮過程中的微觀組織演變進行了模擬，分析了變形溫度、應變速率和應變等工藝參數對動態(tài)再結晶的影響。研究結果表明：(1)Ti40合金試樣在熱壓縮過程中發(fā)生了動態(tài)再結晶現象，晶粒得到了細化，微觀組織也都得到了較大的改善；(2)較大的應變、較低的應變速率和較高的變形