钛合金热处理过程热力耦合的数值模拟研究

摘要

以航空航天用新兴轻质高强金属TC4钛合金为研究对象,以热动力学、金属物理学和力学等基本理论为基础,基于热处理过程温度场和应力场的热力耦合有限元模型,模拟了TC4钛合金热处理过程的热力耦合行为,获得了热处理过程中工件温度场和应力应变场的动态分布规律.温度场模拟结果表明:升温阶段,工件有热交换优势的一侧,温度变化较快,温度梯度大;保温阶段结束后,整个工件温度都达到工艺要求;降温阶段,工件温度变化比升温阶段平缓,温度梯度小.应力应变场计算结果表明:工件四周边角等位置热交换快,温度梯度大,因而其等效应力较大;等效应力随着保温时间的增加逐渐减小且趋于均匀.