翼類鈦合金零件超塑成形-擴(kuò)散連接關(guān)鍵工藝研究.pdf

1、在航空航天工業(yè)中，鈦合金翼類零件的傳統(tǒng)制造方法是采用焊接、鉚接、螺接等連接方式把單個(gè)零件裝配起來，其主要缺點(diǎn)是零件數(shù)量多，裝配難度大，可靠性差，給現(xiàn)代飛機(jī)的制造帶來諸多不便。超塑成形/擴(kuò)散連接（SPF/DB）工藝的出現(xiàn)，改變了翼類零件傳統(tǒng)制造方法的連接形式，同時(shí)在提高飛行器性能、減少構(gòu)件重量、降低制造成本等方面具有傳統(tǒng)制造工藝無法比擬的優(yōu)越性。
　　 翼類零件大多屬于多層板結(jié)構(gòu)。在國(guó)外，翼類零件的SPF/DB 技術(shù)早已成為航空航

2、天工業(yè)的研究熱點(diǎn)，但在國(guó)內(nèi)，這種技術(shù)僅僅處于試驗(yàn)階段，并沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的大規(guī)模工程應(yīng)用階段。因此，對(duì)翼類零件多層板結(jié)構(gòu)SPF/DB 工藝的研究，就顯得尤為重要。本文針對(duì)TC4 鈦合金翼類零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的超塑成形、超塑成形/擴(kuò)散連接工藝研究，成功制備出雙層板及三層板翼類樣件，提出了關(guān)鍵工藝的解決方案，主要內(nèi)容如下:
　　 首先，基于金屬超塑成形和擴(kuò)散連接基本原理，結(jié)合相關(guān)理論，利用有限元軟件Marc 對(duì)一定條件下的TC4 鈦合

3、金雙層板及三層板結(jié)構(gòu)超塑成形過程進(jìn)行了模擬，對(duì)構(gòu)件的壁厚分布、貼模情況及溝槽等作出了預(yù)測(cè)分析，同時(shí)也獲得了等應(yīng)變速率下的壓力-時(shí)間控制曲線，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供了參考依據(jù)。
　　 其次，結(jié)合有限元模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具，對(duì)翼類鈦合金零件兩層板及三層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了超塑成形、超塑成形/擴(kuò)散連接實(shí)驗(yàn)，成形出樣件。
　　 最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)板料厚度分布、晶粒組織及擴(kuò)散連接焊合率進(jìn)行了分析，提出了實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵工藝解決方案