TA17钛合金热变形行为及其中厚板热轧仿真研究

发布时间：2017-07-07 23:11

  本文关键词：TA17钛合金热变形行为及其中厚板热轧仿真研究

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【摘要】：钛及钛合金因优异的综合性能在航空、航天、舰船、化工等行业获得了广泛的应用。为满足不同的应用需求,近20年我国新型钛合金的研制非常活跃,其中TA17钛合金是我国按照俄罗斯牌号ΠT-3B仿制的一种近α型钛合金,常用于舰艇的外壳。由于TA17钛合金导热性差、高温易氧化、流变应力和组织对温度和应变速率非常敏感等特点,在中厚板轧制过程中容易出现板凸度大、边部开裂、断面组织均匀性差等缺点,所以需要对TA17钛合金中厚板的变形特性进行系统的研究。本文通过等温恒应变速率热压缩实验模拟TA17钛合金中厚板热轧过程,研究了TA17钛合金在热变形过程中的变形机制、微观组织演变规律,并利用Deform-3D软件研究了TA17钛合金中厚板轧制的变形特性。该研究对TA17钛合金的热加工工艺和微观组织调控工艺的制定和优化都具有重要的理论指导意义。本文的主要研究结果如下:⑴TA17合金在(α+β)双相区的变形机制以动态再结晶为主,在β单相区以动态回复为主。⑵揭示了热变形工艺参数对流变应力的影响规律。结果表明,TA17钛合金的流变应力对温度和应变速率比较敏感,流变应力随着温度升高和应变速率的降低逐渐降低,尤其是在800℃~900℃区间软化效果明显。在(α+β)双相区内,动态再结晶临界变形量随着温度上升和应变速率的降低不断减小,即动态再结晶越容易发生;在β单相区,温度和应变速率对流变应力的影响较小。⑶通过线性回归方法获得了材料常数A、热变形激活Q能等材料参数,并建立了TA17钛合金的本构方程,为TA17钛合金热轧中厚板仿真模型奠定了基础。⑷揭示了T、ε、ε对TA17钛合金的微观组织的影响。结果表明,TA17钛合金在(α+β)双相区主要发生了动态再结晶,随着温度升高,再结晶晶粒数量越多,且均匀性更好;应变速率对组织均匀性影响很大,随着ε增加,片层α弯折程度更大,组织均匀性更差;变形量对晶粒的破碎程度影响较大,当变形量为40%时,大部分晶粒未破碎,当变形量为80%时,晶粒破碎越完全,组织均匀性更好。在β单相区,组织易粗大。⑸TA17钛合金的热加工图表明,该合金在800℃~1000℃、1 s-1~10 s-1区域内是安全加工区域;在700℃~800℃、1 s-1~10 s-1和1000℃~1100℃、5 s-1~10 s-1区域内是流变失稳区域。⑹采用Deform软件建立了TA17钛合金中厚板轧制模型,并揭示了中厚板轧制的变形特征。该模型计算轧制力与实际轧制力最大误差为8.7%。通过对中厚板断面工艺参数的研究,发现中厚板表面与中心的应变速率和温度有很大差异,会造成中厚板截面组织的不均匀。
【关键词】：TA17钛合金 本构方程 显微组织 加工图 数值仿
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23;TG337.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 钛及钛合金简介10-16
• 1.2.1 钛及钛合金的特性10-12
• 1.2.2 钛合金的显微组织12-14
• 1.2.3 钛及钛合金分类14-16
• 1.3 钛及钛合金研究现状16-21
• 1.3.1 国外钛及钛合金研究现状16-17
• 1.3.2 国内钛及钛合金研究现状17-18
• 1.3.3 钛及钛合金热变形行为研究现状18-20
• 1.3.4 数值仿真技术在钛合金领域中的应用20-21
• 1.4 TA17钛合金概况21-22
• 1.4.1 TA17钛合金的基本特性21-22
• 1.4.2 TA17钛合金研究现状22
• 1.5 研究背景及意义22-23
• 1.6 研究内容及技术路线23-24
• 第2章 实验及研究方法24-31
• 2.1 物理实验24-28
• 2.1.1 实验材料24-25
• 2.1.2 实验设备25-26
• 2.1.3 热压缩实验方案26-28
• 2.2 数值仿真研究28-31
• 2.2.1 数值仿真的基本思想28-29
• 2.2.2 数值仿真模型29-31
• 第3章 TA17钛合金热变形流变应力行为研究31-41
• 3.1 热变形参数对流变应力的影响31-36
• 3.1.1 温度对流变应力的影响33-34
• 3.1.2 变形速率对流变应力的影响34-35
• 3.1.3 热变形参数对流变应力峰值应变的影响35-36
• 3.2 本构方程36-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 变形工艺参数对TA17钛合金组织的影响41-47
• 4.1 热压缩不均匀变形分析41-43
• 4.2 变形工艺参数对组织的影响43-46
• 4.2.1 变形温度对组织的影响43-44
• 4.2.2 变形速率对组织的影响44-45
• 4.2.3 变形量对组织的影响45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 TA17钛合金热加工图研究47-55
• 5.1 TA17钛合金热加工图47-51
• 5.1.1 加工图理论47-49
• 5.1.2 TA17钛合金加工图分析49-51
• 5.2 热加工图的验证51-54
• 5.2.1 球化区分析51-52
• 5.2.2 片层区分析52-53
• 5.2.3 绝热剪切带53
• 5.2.4 表面裂纹53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第6章 TA17钛合金中厚板轧制仿真研究55-69
• 6.1 建立TA17钛合金数据库55-57
• 6.2 建立中厚板轧制模型57-58
• 6.3 中厚板变形特性分析58-68
• 6.3.1 轧制力分析58-59
• 6.3.2 温度分析59-62
• 6.3.3 板形及损伤分析62-64
• 6.3.4 中厚板断面变形工艺参数分布规律64-67
• 6.3.5 中厚板断面组织分析67-68
• 6.4 本章小节68-69
• 结论69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间取得学术成果75

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 黄学伟;蔡力勋;史培垒;;TA17合金缺口试样的单轴低周疲劳与寿命预测模型[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年

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本文编号：532198