TA15鈦合金高溫變形行為及模擬研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有輕質(zhì)、非磁、高比強(qiáng)、高比剛、高耐蝕等優(yōu)異特性而廣泛應(yīng)用于航天航海領(lǐng)域,但鈦合金冷變形抗力大,高溫塑性成形是鈦類零件制造的主要方法,探究鈦合金高溫變形過程的微觀組織演變和介觀物理機(jī)制對預(yù)測鈦合金產(chǎn)品性能具有重要的現(xiàn)實意義。
　　基于Gleeble-3500型熱模擬機(jī)上的等溫壓縮實驗,研究了TA15鈦合金在相變點以上不同變形溫度、應(yīng)變程度、應(yīng)變速率對高溫流變行為及組織演變的影響,結(jié)果表明:相變點以上的軟化機(jī)制主要為動態(tài)回

2、復(fù),隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的越低,試樣屈服應(yīng)力和峰值應(yīng)力顯著降低,也表明TA15鈦合金是應(yīng)變速率和變形溫度敏感材料。分析結(jié)果可為合理熱加工工藝規(guī)范制定以及工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
　　由于高溫變形實測研究的特殊性,本文采用晶體塑性有限元來描述相變點以上 TA15鈦合金變形過程的介觀物理機(jī)制和力學(xué)響應(yīng),高溫變形初始組織是基于EBSD檢測得到的數(shù)據(jù)和正常長大的元胞自動機(jī)方法得到的。以多晶體位錯滑移及塑性流動機(jī)制為基礎(chǔ),探究了T

3、A15鈦合金在高溫變形過程中介觀層次上形變不均勻性和力學(xué)響應(yīng)。基于率相關(guān)晶體塑性理論,建立了描述體心立方結(jié)構(gòu)高溫相力學(xué)行為的本構(gòu)模型,同時考慮了主滑移系和次滑移系的運動;確定了合理的材料本構(gòu)參數(shù),晶體塑性模擬與高溫壓縮實驗得到的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線基本一致。通過對TA15鈦合金高溫變形模擬結(jié)果進(jìn)行分析,包括應(yīng)力和應(yīng)變分布、滑移系開動情況、形變儲存能和晶界面積變化,得出:由于晶粒幾何取向的隨機(jī)性造成應(yīng)力和應(yīng)變分布非均勻性;形變儲存能分布與應(yīng)變