Ti6Al4V鈦合金板材熱拉深蠕變復合成形研究.pdf

1、鈦合金廣泛應用于航空、航天、船舶等領域,在國防工業(yè)及國民經濟中占有重要的地位。鈦合金室溫變形抗力大、回彈嚴重、塑性差,采用傳統的沖壓成形方法制造鈦合金小曲率復雜截面型材零件及筒類零件很難保證零件成形及尺寸精度、形狀精度。本文利用鈦合金在高溫下變形抗力降低、塑性提高,并具有明顯蠕變的特性,以Ti-6Al-4V鈦合金板材為研究對象,采用熱成形工藝成形鈦合金筒形件,采用熱成形—熱校形,用熱拉深—蠕變復合成形工藝成形鈦合金復雜截面型材零件。對鈦

2、合金板材成形過程中的質量優(yōu)化控制技術進行了討論。
　　采用等溫熱拉伸的方法系統地研究了變形溫度、變形速率對Ti-6Al-4V鈦合金板材拉伸變形力學行為和組織演變的影響規(guī)律。結果表明:變形溫度與變形速率對Ti-6Al-4V鈦合金的變形行為有顯著的影響。當Ti-6Al-4V在兩相區(qū)變形時,合金的流變應力隨溫度的升高而降低,隨應變速率的降低而降低,即在一定的溫度范圍內,升高溫度、降低變形速率可顯著降低鈦合金的變形抗力,增加鈦合金的高溫塑

3、性。在700℃時,Ti-6Al-4V的屈服強度為27MPa,延伸率可達80％以上，具有良好的塑性變形性能。本文依據Ti-6Al-4V合金高溫變形過程中的組織演變規(guī)律,揭示了鈦合金板材高溫塑性變形機理,為鈦合金板材熱加工技術的發(fā)展提供了理論依據。
　　本文研究了Ti-6Al-4V合金在不同溫度和應力條件下的蠕變行為、相變和微觀組織演變。該合金的蠕變變形量隨溫度和應力的提高而增加,其蠕變性能對溫度更敏感一些。
　　理論分析與實驗

4、結果表明:蠕變校形是提高沖壓件成形精度的一條切實可行的途徑。利用板材高溫拉伸實驗與蠕變實驗所確定的性能曲線優(yōu)化成形工藝參數是一個簡便實用的方法,為熱成形、熱校形工藝選擇成形溫度、保壓時間等工藝參數提供了依據。
　　論文提出了一種將熱成形與熱校形結合在一起的復合熱成形技術。通過有限元方法對新工藝的可行性進行了評估,實現了復雜三維變曲率彎曲工件的熱拉深蠕變復合成形工藝及其模具設計,研究了在不同成形工藝參數下材料的成形性能。研究結果表明

5、,與熱成形相比,這種新的成形技術可以降低工件的回彈,大大提高工件的成形精度。
　　由于Ti-6Al-4V合金的成形性能對溫度和應變速率敏感,因此,鈦合金的熱成形、熱校形應有一個溫度場穩(wěn)定的成形環(huán)境。本文分別采用了兩種加熱方式:一種是在四柱壓力機上配置特殊結構的加熱爐提供均勻的溫度場;另一種是采用自阻加熱。結果表明:第一種方式的溫度控制簡單、準確,并能實現多種成形工藝,但工裝也需要在相應的成形溫度下工作,所以模具材料成本高、不易實現