TA15合金最佳變形速率超塑性及其應(yīng)用研究.pdf

1、鈦合金是極其重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，具有良好的耐熱性能和低溫性能，同時(shí)具有高比強(qiáng)度、耐腐蝕性能好等突出優(yōu)點(diǎn)。TA15合金具有良好的超塑性，且應(yīng)變速率對其超塑性有顯著影響。鈦合金超塑性成形是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，利用材料在超塑性狀態(tài)下變形抗力小，從而降低設(shè)備噸位，并能將形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件一次加工成型。
　　TA15合金可鍛溫度范圍窄，成形載荷大，成形過程易局部過熱。研究過程中，采用有限元法對其超塑性等溫鍛造過程進(jìn)行模擬，為

2、確定最佳工藝參數(shù)和可能產(chǎn)生的缺陷提供理論依據(jù)。
　　本文在最大m值法、恒應(yīng)變速率法超塑性研究基礎(chǔ)上，提出了最佳變形速率超塑性成形方法，并在 VB6.0環(huán)境下設(shè)計(jì)了相關(guān)控制程序，該程序能夠?qū)?shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)控，自動采集、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并保證精度。
　　在變形溫度900℃時(shí)，對TA15合金超塑性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，由最大m值法分析所得的最佳應(yīng)變速率可信度較高。TA15合金最佳變形工藝參數(shù)為：e&=0.00026ε-1.02

3、197，得到的最大延伸率為2167％。同樣的溫度下，采用最大m值法獲得延伸率為1920%的超塑性。
　　最后，將最佳變形速率法實(shí)驗(yàn)所得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線輸入到有限元模擬軟件中，對TA15飛機(jī)隔框鍛件的等溫鍛造、超塑性等溫鍛造過程進(jìn)行模擬。研究了不同工藝方案下成形載荷以及等效應(yīng)力、等效應(yīng)變的變化。結(jié)果表明，等溫鍛造和超塑性等溫鍛造對應(yīng)的載荷峰值噸位分別為18293t、2485t；超塑性等溫鍛造有利于降低變形體內(nèi)等效應(yīng)力，有利于等效應(yīng)變