TC4 ELI鈦合金α+β兩相區(qū)熱變形行為及其工藝優(yōu)化.pdf

1、本文以較低雜質(zhì)含量的超低間隙TC4 ELI鈦合金作為研究對(duì)象，利用等溫恒應(yīng)變速率壓縮實(shí)驗(yàn)，對(duì)其在變形溫度為750~950℃，應(yīng)變速率為0.001~70s-1范圍內(nèi)的熱變形行為及微觀組織演變規(guī)律進(jìn)行了較深入的研究，構(gòu)建了能夠較準(zhǔn)確描述TC4 ELI鈦合金熱力學(xué)行為的本構(gòu)關(guān)系模型，并采用加工圖技術(shù)對(duì)其鍛造工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文的研究結(jié)果對(duì)合理制訂及優(yōu)化TC4 ELI鈦合金的鍛造工藝參數(shù)具有一定的指導(dǎo)意義，研究結(jié)果如下：
　　從TC4

2、ELI鈦合金真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線分析中可知，流動(dòng)應(yīng)力對(duì)變形溫度和應(yīng)變速率具有較高的敏感性，隨著變形溫度的下降和應(yīng)變速率的升高，流動(dòng)應(yīng)力逐漸下降；在變形初始階段，合金流動(dòng)應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣杆僭龃?，在較小應(yīng)變下流動(dòng)應(yīng)力到達(dá)峰值，隨后合金流動(dòng)應(yīng)力會(huì)逐漸減小，流動(dòng)應(yīng)力隨應(yīng)變下降到一定程度后會(huì)趨于緩和。
　　通過(guò)對(duì)TC4 ELI鈦合金顯微組織的觀察表明，在相同變形溫度前提下，隨著應(yīng)變速率的降低，α片層轉(zhuǎn)變?yōu)榈牡容S細(xì)晶不斷增多，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行的

3、較充分。應(yīng)變速率降低至0.01s-1時(shí)，α片層基本消失，等軸細(xì)晶分布較均勻；在相同應(yīng)變速率前提下，隨著變形溫度的提升，α片層球化現(xiàn)象越顯著，越有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的進(jìn)行。變形溫度升高到TC4 ELI鈦合金相變點(diǎn)附近時(shí)，合金微觀組織會(huì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，并出現(xiàn)大量的片層組織。
　　分別使用Arrhenius本構(gòu)方程、多元線性回歸模型和BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型三種方法建立了TC4 ELI鈦合金的本構(gòu)關(guān)系模型，其平均誤差分別為17.51％、7.63%和

4、1.36%，BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有較高精度，比較適合用于TC4 ELI鈦合金流動(dòng)應(yīng)力的預(yù)測(cè)。
　　基于材料動(dòng)態(tài)模型和Prasad判據(jù)，并采用等溫恒應(yīng)變壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了TC4 ELI鈦合金在不同應(yīng)變量下的加工圖。通過(guò)綜合分析該合金加工圖并結(jié)合微觀組織的觀察，得到了TC4 ELI鈦合金流動(dòng)失穩(wěn)區(qū)的微觀組織機(jī)理，研究結(jié)果表明：熱變形溫度范圍在750~930℃，應(yīng)變速率范圍在0.0063~70s-1區(qū)域里出現(xiàn)了絕熱剪切帶和局部塑性失