基于加工图技术的ti3al基合金锻造工艺优化-材料工程专业论文.docx

摘要Ti3Al基合金是一种金属间化合物材料，因具有较低的密度和良好的高温性能 而广泛运用于航空领域。但是，该材料变形抗力大、锻造变形热力参数范围窄， 因而容易出现缺陷，给锻造成形带来困难。基于动态材料模型理论的加工图技术 可预测流动失稳区，获得优化的可加工温度和应变速率范围，在研究金属热变形 行为方面应用较为广泛。本文以Ti3Al基合金为研究对象，在950℃～1350℃、0.001s-1～10 s-1 范围内进行了等温恒应变速率压缩试验，通过分析流动应力~应变曲线，构建了本构方程。采用Prasad塑性失稳判据及Murty塑性失稳判据绘制出该合金 在不同应变下的加工图，通过分析加工图，并结合微观组织观察，获得失稳变形 参数范围、较佳的变形参数范围、最佳变性参数范围及相应的变形机制。主要结 论如下。Ti3Al基合金的流动应力对变形温度和应变速率均敏感，并随着变形温度的升 高和应变速率的降低而减小。其流动应力～应变曲线在应变速率较低时为稳态流动型，而在应变速率较高时为应变软化型。误差分析表明，所建立的流动应力模 型具有较高的精度。在所有数据点中误差小于15%的数据点占总数据点的96.4%，误差小于10%的数据点占总数据点的89.7%。基于Prasad判据绘制出的Ti3Al基合金加工图和基于Murty判据绘制出的Ti3Al基合金加工图基本相同。结合金相组织观察发现基于Prasad判据的加工图更准确些，所以选择基于Prasad判据的加工图的优化结果为参考。根据基于Prasad判据的加工图得出失稳变形区对应的失稳现象为绝热剪切带局部流动、裂纹、 β 晶 粒拉长、“项链”状的混和组织以及晶粒粗大。优化出的较佳锻造热力参数区为 975℃～1050℃、0.001s-1～0.05s-1，1150℃～1200℃、0.001s-1～0.03s-1，1300℃～1350℃、0.056s-1～1.778s-1，当应变小于1.0时，除了有以上三个较佳锻造参数范围，在温度1220℃～1275℃，应变速率0.001s-1～0.003s-1还多了一个较小的较佳锻造参数区域。最佳锻造热力参数位于985℃~1020℃、0.001s-1，1140℃～1175℃、0.001s-1~0.031s-1，1350℃、0.1s-1~0.178s-1附近；当应变小于 1.0 时，除了有以上三个最佳锻造热力参数外，还有一个最佳锻造热力参数位于1245 ℃~1260℃、0.001s-1附近。对应变形机制为片层组织球化、超塑性、动态再结晶及出现亚晶。关键词：Ti3Al基合金，流动应力模型，动态材料模型，加工图，微观组织AbstractTi3Albasealloy isakindofintermetalliccompoundswithlowdensityandgoodhightemperatureproperties.Thematerialiswidelyusedinthemanufactureofvariouspartsintheengine.Butthismaterialhasstrongresistancetodeformationandnarrowrangeofforgingdeformationparamete,itpronetodefectanddifficulttoforming.Processingmapbasedondynamicmaterialmodelingcanwithwhichnotonlyflowinstabilityregionscanbeavoidedbutalsooptimizedrangesoftemperatureandstrainratecanbeidentified.Ithaveextensiveapplicationinhotformingprocess.ThehotcompressiontestsofTi3Albasedalloywerecarriedoutinthetemperaturerangeof950?1350℃andstrainraterangeof0.001?10.0s?1.Throughtheinvestigatedofflowstress-straincurves,thetheflowstressmodelofTi3Albasedalloywasconstructed.TheprocessingmapsofTi3AlbasealloyatvariousstrainsaredrawnbyusingPrasadcriterionandMurtycriterion.Gettheparameterregionsofflowinstability, the betterthermomechanicalparameters,theo