TC21鈦合金熱變形組織控制及模擬研究.pdf

1、TC21鈦合金是一種在航空上有重要應(yīng)用的合金。本文以片層組織TC21鈦合金為研究對象，將DMM加工圖技術(shù)和有限元方法結(jié)合起來，模擬和預(yù)測了TC21鈦合金熱壓縮過程中的失穩(wěn)變形組織和動態(tài)再結(jié)晶變形組織(球化)在不同變形條件下的發(fā)展和變化過程，并建立了該合金的動態(tài)再結(jié)晶臨界條件模型。該方法對實際鍛造過程中優(yōu)化熱加工工藝參數(shù)，得到性能良好的鍛件具有一定的實際指導(dǎo)價值。
　　利用TC21鈦合金熱壓縮實驗數(shù)據(jù)，基于Murty失穩(wěn)判據(jù)建立失穩(wěn)

2、圖，確定出失穩(wěn)變形組織的熱變形參數(shù)邊界條件。將該邊界條件與有限元軟件 Deform-3D相結(jié)合，進(jìn)行二次開發(fā)，模擬和預(yù)測了在溫度為820℃、應(yīng)變速率為0.001s-1~0.1s-1的變形條件下熱壓縮過程中失穩(wěn)變形組織的產(chǎn)生和變化，并分析了壓縮時試樣內(nèi)部的熱變形參數(shù)分布情況。結(jié)果表明:在變形條件820℃、0.001s-1時，試樣在整個壓縮過程中均處于穩(wěn)定變形狀態(tài)；在變形條件820℃、0.01s-1和820℃、1s-1時得到的是失穩(wěn)變形組織

3、。微觀組織觀察表明，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果得到了較好的吻合。這說明僅利用失穩(wěn)圖獲得的失穩(wěn)變形區(qū)或穩(wěn)定變形區(qū)不能直接用于指導(dǎo)實際生產(chǎn)，特別在熱變形參數(shù)邊界條件附近的穩(wěn)定區(qū)容易產(chǎn)生失穩(wěn)變形組織。
　　利用TC21鈦合金熱壓縮實驗數(shù)據(jù)，繪制出不同變形條件的功率耗散圖并建立了動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變條件模型。將該模型和基于功率耗散圖所確定的動態(tài)再結(jié)晶變形組織熱變形參數(shù)邊界條件與有限元軟件 Deform-3D結(jié)合起來，進(jìn)行二次開發(fā)，對變形條件為溫度8

4、80℃、應(yīng)變速率0.01s-1~1s-1時的熱壓縮過程中動態(tài)再結(jié)晶變形組織的演變行為進(jìn)行模擬和預(yù)測，并分析了壓縮時試樣內(nèi)部的熱變形參數(shù)分布的規(guī)律。結(jié)果表明:在變形條件為880℃、0.01s-1時，壓縮得到的是動態(tài)再結(jié)晶變形組織；在變形條件為880℃、0.1s-1和880℃、1s-1時，壓縮得到的是非動態(tài)再結(jié)晶變形組織。雖然位于動態(tài)再結(jié)晶變形組織熱變形參數(shù)邊界條件之外的變形條件(880℃、0.1s-1)在壓縮初期發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶(球化)現(xiàn)