大型TC21钛合金模锻件成形研究
发布时间：2021-10-21 10:53
钛合金在航空领域有广泛的应用,某型机首次采用TC21钛合金锻件,在试生产中起初选择自由锻件工艺,批产后为更好的满足产品质量要求而选择模锻件。钛合金框加工过程中主要选择热锻工艺,为确定出合适的模锻工艺参数,减少浪费和节约成本,更好的满足锻件质量要求,本文进行了锻造过程模拟分析研究。通过有限元软件分析了TC21钛合金锻造过程,根据所得结果总结出模锻成形规律,该成型规律对TC21钛合金框模锻工艺设计提供依据,也为此方面的工艺研究提供参考,本文研究内容和所得结果如下:建立了锻造成形过程刚粘塑性模型,将锻造的塑性变形简化为刚粘塑性,分析塑性变形的相关理论规律。通过有限元软件模拟分析了TC21钛合金等温镦粗过程在不同应变和温度下,对应力应变及金属流动的影响,确定出各种工艺参数条件下温度和等效应变场的分布情况,进行对比而确定出合适的工艺参数。分析零件图和相关技术文件要求,并根据钛合金框模锻件特征,使用CATIA软件设计出锻件荒坯、模具。对准β锻造成形特点进行具体分析,然后结合模拟分析结果而设定合适的变形速度、模具材料、润滑形式等参数,为这种锻件的工艺设计提供参考。基于DEFORM-3D软件对这种钛合...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α+β锻造温度范围示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-知，这种锻造就是在高于β相变温度40℃以上或较高温度条件下进行锻造，从而得到中主要为网篮组织或片层组织的锻件。对比分析可知这种方法处理后，钛合金的抗蠕变性能明显的提高，并表现出很强的抗冲击性。不过材料的塑性和热稳定性也显著的下降，因而存在明显的β脆性特征。这种加工主要是在β相以上实施，因而其优点表现为变形抗力小，可很好的满足精密锻件的加工要求，同时加工效率也达到较高水平，使用寿命显著的延长。图1-2β锻造温度范围示意图（3）近β锻造这种锻造工艺是上世纪八十年代周义刚等学者提出的，在锻造过程中在相变点以下15～20℃加热锻料，其后进行水冷，在此基础上进行适当的高温韧化和低温强化而满足应用性能要求的一种加工模式[30]。此温度条件下进行锻造后会产生一定量等轴组织，而迅速水冷则可充分起到形变热处理效果，有利于消除结晶核心，同时消除相应的变形缺陷，可以在此基础上而得到β转变组织。锻造温度如图1-3所示。图1-3近β锻造温度范围示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-知，这种锻造就是在高于β相变温度40℃以上或较高温度条件下进行锻造，从而得到中主要为网篮组织或片层组织的锻件。对比分析可知这种方法处理后，钛合金的抗蠕变性能明显的提高，并表现出很强的抗冲击性。不过材料的塑性和热稳定性也显著的下降，因而存在明显的β脆性特征。这种加工主要是在β相以上实施，因而其优点表现为变形抗力小，可很好的满足精密锻件的加工要求，同时加工效率也达到较高水平，使用寿命显著的延长。图1-2β锻造温度范围示意图（3）近β锻造这种锻造工艺是上世纪八十年代周义刚等学者提出的，在锻造过程中在相变点以下15～20℃加热锻料，其后进行水冷，在此基础上进行适当的高温韧化和低温强化而满足应用性能要求的一种加工模式[30]。此温度条件下进行锻造后会产生一定量等轴组织，而迅速水冷则可充分起到形变热处理效果，有利于消除结晶核心，同时消除相应的变形缺陷，可以在此基础上而得到β转变组织。锻造温度如图1-3所示。图1-3近β锻造温度范围示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钢铁钒钛. 2019(03)
[2]基于DEFORM的镦粗过程有限元模拟分析[J]. 罗伟. 冶金与材料. 2018(05)
[3]航空钛合金锻造技术的研究进展[J]. 张方,王林岐,赵松. 锻压技术. 2017(06)
[4]损伤容限型TC21钛合金切削加工工艺研究概述[J]. 关艳英,鲁华,朱妍如. 钛工业进展. 2016(03)
[5]新型高性能钛合金研究与应用[J]. 朱知寿,王新南,商国强,费跃,祝力伟,李明兵,李静,王哲. 航空材料学报. 2016(03)
[6]冷却速率对TC21合金超塑变形后显微组织影响[J]. 王鑫,董洪波,朱深亮. 材料热处理学报. 2016(05)
[7]高强韧钛合金热加工变形特征及其影响因素[J]. 黄朝文,赵永庆,辛社伟,葛鹏,周伟,李倩,曾卫东. 钛工业进展. 2016(01)
[8]无网格法及其在金属成形中的应用综述[J]. 黄凯,白鸿柏,路纯红,曹凤利. 锻压技术. 2016(02)
[9]TC21钛合金双重退火组织演变行为研究[J]. 潘光永,余新平. 特种铸造及有色合金. 2016(02)
[10]塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展[J]. 陆璐,王照旭,崔红霞,鄂旭. 材料导报. 2016(01)
硕士论文
[1]TC4合金大型框锻件成形工艺设计与过程模拟[D]. 张晓露.西北工业大学 2007
[2]高强高韧损伤容限钛合金热机械处理工艺研究[D]. 周宇.天津大学 2005
本文编号：3448834
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α+β锻造温度范围示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-知，这种锻造就是在高于β相变温度40℃以上或较高温度条件下进行锻造，从而得到中主要为网篮组织或片层组织的锻件。对比分析可知这种方法处理后，钛合金的抗蠕变性能明显的提高，并表现出很强的抗冲击性。不过材料的塑性和热稳定性也显著的下降，因而存在明显的β脆性特征。这种加工主要是在β相以上实施，因而其优点表现为变形抗力小，可很好的满足精密锻件的加工要求，同时加工效率也达到较高水平，使用寿命显著的延长。图1-2β锻造温度范围示意图（3）近β锻造这种锻造工艺是上世纪八十年代周义刚等学者提出的，在锻造过程中在相变点以下15～20℃加热锻料，其后进行水冷，在此基础上进行适当的高温韧化和低温强化而满足应用性能要求的一种加工模式[30]。此温度条件下进行锻造后会产生一定量等轴组织，而迅速水冷则可充分起到形变热处理效果，有利于消除结晶核心，同时消除相应的变形缺陷，可以在此基础上而得到β转变组织。锻造温度如图1-3所示。图1-3近β锻造温度范围示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-知，这种锻造就是在高于β相变温度40℃以上或较高温度条件下进行锻造，从而得到中主要为网篮组织或片层组织的锻件。对比分析可知这种方法处理后，钛合金的抗蠕变性能明显的提高，并表现出很强的抗冲击性。不过材料的塑性和热稳定性也显著的下降，因而存在明显的β脆性特征。这种加工主要是在β相以上实施，因而其优点表现为变形抗力小，可很好的满足精密锻件的加工要求，同时加工效率也达到较高水平，使用寿命显著的延长。图1-2β锻造温度范围示意图（3）近β锻造这种锻造工艺是上世纪八十年代周义刚等学者提出的，在锻造过程中在相变点以下15～20℃加热锻料，其后进行水冷，在此基础上进行适当的高温韧化和低温强化而满足应用性能要求的一种加工模式[30]。此温度条件下进行锻造后会产生一定量等轴组织，而迅速水冷则可充分起到形变热处理效果，有利于消除结晶核心，同时消除相应的变形缺陷，可以在此基础上而得到β转变组织。锻造温度如图1-3所示。图1-3近β锻造温度范围示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年中国钛工业发展报告[J]. 贾翃,逯福生,郝斌. 钢铁钒钛. 2019(03)
[2]基于DEFORM的镦粗过程有限元模拟分析[J]. 罗伟. 冶金与材料. 2018(05)
[3]航空钛合金锻造技术的研究进展[J]. 张方,王林岐,赵松. 锻压技术. 2017(06)
[4]损伤容限型TC21钛合金切削加工工艺研究概述[J]. 关艳英,鲁华,朱妍如. 钛工业进展. 2016(03)
[5]新型高性能钛合金研究与应用[J]. 朱知寿,王新南,商国强,费跃,祝力伟,李明兵,李静,王哲. 航空材料学报. 2016(03)
[6]冷却速率对TC21合金超塑变形后显微组织影响[J]. 王鑫,董洪波,朱深亮. 材料热处理学报. 2016(05)
[7]高强韧钛合金热加工变形特征及其影响因素[J]. 黄朝文,赵永庆,辛社伟,葛鹏,周伟,李倩,曾卫东. 钛工业进展. 2016(01)
[8]无网格法及其在金属成形中的应用综述[J]. 黄凯,白鸿柏,路纯红,曹凤利. 锻压技术. 2016(02)
[9]TC21钛合金双重退火组织演变行为研究[J]. 潘光永,余新平. 特种铸造及有色合金. 2016(02)
[10]塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展[J]. 陆璐,王照旭,崔红霞,鄂旭. 材料导报. 2016(01)
硕士论文
[1]TC4合金大型框锻件成形工艺设计与过程模拟[D]. 张晓露.西北工业大学 2007
[2]高强高韧损伤容限钛合金热机械处理工艺研究[D]. 周宇.天津大学 2005
本文编号：3448834
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