Ti40合金熱變形過(guò)程的微觀組織模擬.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類(lèi)號(hào)：TG113、TG316學(xué)號(hào)：100080503020南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）Ti40合金熱變形過(guò)程的微觀組織模擬碩士研究生：宋昕導(dǎo)師：王克魯教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學(xué)院答辯日期：2013年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要金屬在熱變形過(guò)程中將發(fā)生一系列復(fù)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(shè)備的選擇，并最終影響產(chǎn)品的使用性能。Ti40合

2、金因其良好的阻燃性能，在航空領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但該合金塑性差，且組織、性能對(duì)變形工藝參數(shù)非常敏感，成形過(guò)程中不易獲得組織和性能穩(wěn)定一致的產(chǎn)品。因此，研究Ti40合金在熱變形過(guò)程中的微觀組織演變規(guī)律，對(duì)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(shí)用價(jià)值。本文以Ti40合金為研究對(duì)象，在Gleeble熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對(duì)該合金進(jìn)行熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)，其應(yīng)變、變形溫度和應(yīng)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(duì)不同工藝參數(shù)下的Ti40合金壓縮試樣進(jìn)行了微觀組織觀察與分析。結(jié)果表明：在同一應(yīng)變速率下，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為隨著變形溫度(950℃~1100℃)的升高進(jìn)行地更充分；在同一變形溫度下，當(dāng)應(yīng)變速率從0.1s1降低至0.001s1時(shí)，其動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)及和晶粒尺寸顯著增大；在同一應(yīng)變速率和同一溫度下，隨著熱壓縮地進(jìn)行，應(yīng)變(0~0.92)的增大，其再結(jié)晶行為也進(jìn)行地更充分?；趯?duì)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型(再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)模型、再結(jié)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(duì)該合金進(jìn)行了熱壓縮過(guò)程模擬。模擬結(jié)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(yīng)變、應(yīng)變速率和溫度一般處于最高，且該區(qū)域的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為也進(jìn)行地最充分；(2)不同工藝參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶有著不同的影響，較高的變形溫度、低應(yīng)變速率和大應(yīng)變都會(huì)有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行；(3)利用JMAK動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型計(jì)

5、算得到的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)與再結(jié)晶晶粒尺寸的值與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的比較接近。本文還利用元胞自動(dòng)機(jī)方法建立了Ti40合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型，并通過(guò)DEFM3D中的Microstructure模塊對(duì)熱壓縮過(guò)程中的微觀組織演變進(jìn)行了模擬，分析了變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變等工藝參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響。研究結(jié)果表明：(1)Ti40合金試樣在熱壓縮過(guò)程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，晶粒得到了細(xì)化，微觀組織也都得到了較大的改善；(2)較大的應(yīng)變、較低的應(yīng)變速率和較高的變形