基于微观组织演变的钛合金本构关系模型及应用

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1、一一一一一一一一一一一一亘韭卫些左乞些赴醚堕丝鱼AbstractTitaniumalloyisastructurematerialofmetalwidelyusedinaircraftindustry.Themicrostructureandperformanceoftitaniumisrelativelysensitivetotheprocessparametersinthehotdeformationprocesses,andtheoptimalprocessparametersisinrelativelynarrowrange,andthenitisin

2、dificultytoobtainidealmicrostructureandperformancewiththecommonforgingtechnique.Tostudythedeformationmechanisminforgingprocessoftitaniumalloyplaysanimportantroleinpractice.Toestablishtheconstitutiverelationshipisapreconditiontosimulatetheplasticdeformationduringthehotplasticdeformat

3、ionofmetals.Besidesthestressandstrainchangeofmetals,microstructureundergoesaseriesofcomplicatedchanges.BasedontheexperimentalresultsofmicrostructureofaTC6alloy,influenceofprocessparametersonmicrostructureevolutionhasbeenstudied,theconstitutiverelationshipbasedonmicrostructureevoluti

4、onhasbeendeveloped,andthematerialconstantshavebeencalculatedwiththehelpofevolutionprogramming.Basedontheconstitutiverelationshipcoupledmicrostructureevolution,3D-FEsimulationofisothermalforgingprocessofTC6titaniumalloydiscisperformeddealingwithdiferentdeformationtemperature,punchvel

5、ocityandshearfactoroffriction,efectofprocessparametersonequivalentstrain,equivalentstressandgrainsizeiscalculated,andload-displacementcurveiscalculated.Keywords:titaniumalloy,isothermalforging,microstructure,constitutiverelationship,FEsimulationII---一一一一一一一一#qALI:AVk}T之Rf1!%i^e}C第1章

6、绪论1.1钦合金的特性钦合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属结构材料，钦及其合金因其比强度高、耐高温，是宇航工业的理想材料;因其良好的耐腐蚀性，又是航海、石油、化工、医药等行业的理想材料;钦镍合金因其形状记忆功能，可用于卫星和飞船的天线、宇航系统的油管密封和其它自控装置;钦合金的无磁性，钦妮合金的超导性，钦铁、钦镁合金的储氢能力使其在高技术和尖端科学方面也发挥着重要作用DI以飞机蒙皮为例，当马赫数达到3时，由于高速气流摩擦的影响，其温度可达250℃以上，这时，即使耐热铝合金也会变软，强度和刚度都剧烈卜降，只能采用耐热性好而比重仍比较小的钦合金来代替，

7、以解决飞行速度与机身温度之间的矛盾。选用钦材，不仅减轻飞行器的自重，增大其有效载重，节省燃料，而且可以提高飞行性能和延长其寿命。Ti-153的冷成形性比工业纯钦还要好，可在固溶状态下进行各种复杂零件的冷成形，时效后室温拉伸强度可达1000MPa以上，目前己用于飞机短舱、紧固件、液压管、弹簧、直升机旋翼等。美国在20世纪80年代以后设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中，钦合金的用量己经稳定在20%以上。应用最广的是多用途的a+p型Ti-6A1-4V合金和Ti-6A1-2Sn-4Zr-2Mo(Ti6242)高温钦合金[2,31。钦合金结构材料已成为现代飞机不可缺少的

8、结构材料。近年来开发出的新型钦合金主要