TC21钛合金热变形组织控制及模拟研究

发布时间：2017-11-15 20:12

  本文关键词：TC21钛合金热变形组织控制及模拟研究

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【摘要】：TC21钛合金是一种在航空上有重要应用的合金。本文以片层组织TC21钛合金为研究对象,将DMM加工图技术和有限元方法结合起来,模拟和预测了TC21钛合金热压缩过程中的失稳变形组织和动态再结晶变形组织(球化)在不同变形条件下的发展和变化过程,并建立了该合金的动态再结晶临界条件模型。该方法对实际锻造过程中优化热加工工艺参数,得到性能良好的锻件具有一定的实际指导价值。利用TC21钛合金热压缩实验数据,基于Murty失稳判据建立失稳图,确定出失稳变形组织的热变形参数边界条件。将该边界条件与有限元软件Deform-3D相结合,进行二次开发,模拟和预测了在温度为820℃、应变速率为0.001s-1~0.1s-1的变形条件下热压缩过程中失稳变形组织的产生和变化,并分析了压缩时试样内部的热变形参数分布情况。结果表明:在变形条件820℃、0.001s-1时,试样在整个压缩过程中均处于稳定变形状态;在变形条件820℃、0.01s-1和820℃、1s-1时得到的是失稳变形组织。微观组织观察表明,模拟结果与实验结果得到了较好的吻合。这说明仅利用失稳图获得的失稳变形区或稳定变形区不能直接用于指导实际生产,特别在热变形参数边界条件附近的稳定区容易产生失稳变形组织。利用TC21钛合金热压缩实验数据,绘制出不同变形条件的功率耗散图并建立了动态再结晶临界应变条件模型。将该模型和基于功率耗散图所确定的动态再结晶变形组织热变形参数边界条件与有限元软件Deform-3D结合起来,进行二次开发,对变形条件为温度880℃、应变速率0.01s-1~1s-1时的热压缩过程中动态再结晶变形组织的演变行为进行模拟和预测,并分析了压缩时试样内部的热变形参数分布的规律。结果表明:在变形条件为880℃、0.01s-1时,压缩得到的是动态再结晶变形组织;在变形条件为880℃、0.1s-1和880℃、1s-1时,压缩得到的是非动态再结晶变形组织。虽然位于动态再结晶变形组织热变形参数边界条件之外的变形条件(880℃、0.1s-1)在压缩初期发生了动态再结晶(球化)现象,但至压缩结束时,试样主要表现为非动态再结晶(球化)变形组织。显微组织观察结果验证了该模拟的可靠性。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23

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本文编号：1191013