基于加工图技术的锻态Ti40合金锻造工艺优化

摘要

Ti40合金是我国具有自主知识产权的高合金化全b型钛合金，具有良好的抗燃烧性能和高温性能，但该合金锻造性能差，易产生变形缺陷。基于此，本文对锻态Ti40合金在变形温度950～1100℃和应变速率0.001～1.0s-1的参数范围内进行了等温恒应变速率热压缩试验，基于压缩试验结果，研究了这种合金的力学行为，并采用基于动态材料模型的加工图技术对该合金的变形热力参数进行了优化。主要研究结果如下：
　　锻态 Ti40合金的流变应力随应变速率的增大和变形温度的降低而增大，该合金的真应力-真应变曲线基本上呈稳态流动型，但在应变速率为1s-1时，流变应力会逐渐出现软化现象。分析表明，锻态 Ti40合金在高温变形时，更适合用双曲正弦方程来描述热激活稳态变形行为，并通过计算求得锻态 Ti40合金的变形激活能约为253.48KJ/mol，说明该合金在本试验参数范围内的热变形机制并非仅仅由Ti原子自扩散控制。在试验参数范围内还建立了锻态Ti40合金峰值流变应力模型，结果表明，该模型能够达到较高的精度。
　　基于动态材料模型理论，分别利用Prasad判据、Murty判据和Malas判据绘制出该合金在不同真应变下的加工图。基于Prasad判据的加工图和基于Murty判据的加工图基本相同，但基于Malas判据的加工图与基于Prasad判据和Murty判据的加工图有较大的区别。分析表明，Malas判据容易把较佳的变形区归入到失稳变形区，而 Prasad判据和Murty判据均能较好地确定失稳变形区和稳定变形区，但基于Prasad判据的加工图中失稳变形区略大，从安全加工的角度考虑，应以基于Prasad判据的加工图的优化结果为宜。根据基于Prasad判据的加工图得出失稳变形区参数范围为950℃~1017℃、0.13s-1~1.0s-1，失稳变形区的失稳现象主要为局部流动，较佳的锻造加工参数范围为950℃～1100℃、0.001s-1～0.01s-1，其变形机制以动态再结晶为主，伴随动态回复，最佳的锻造加工参数位于1060℃、0.001 s-1附近，发生了完全动态再结晶，其它区域对应的变形机制以动态回复为主，伴随动态再结晶。

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英文摘要

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第1章 绪论

1.1 钛合金简介

1.2 阻燃钛合金简介

1.3 Ti40阻燃钛合金简介

1.4 研究目的及意义

1.5 主要研究内容及技术路线

第2章 基于DMM的加工图技术简介

2.1 基于原子模型的加工图

2.2 基于DMM的加工图

第3章 试验材料与方法

3.1 试验材料

3.2 等温恒应变速率压缩试验

第4章 锻态Ti40合金的力学行为

4.1 锻态Ti40合金的真应力-真应变曲线

4.2锻态Ti40合金变形激活能的确定

4.3 锻态Ti40合金峰值流变应力模型

4.4 小结

第5章 锻态Ti40合金的加工图

5.1 基于Prasad判据的锻态Ti40合金加工图

5.2 基于Murty判据的锻态Ti40合金加工图

5.3 基于Malas判据的锻态Ti40合金加工图

5.4 基于三种判据的加工图比较

5.5 加工图中各区域的变形组织及其变形机制分析

5.6 小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

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