tc11合金热变形组织演变模型及有限元软件的开发应用

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1、中文摘要中文摘要塑性变形理论和计算机技术发展到现在，金属热塑性成形过程的数值模拟技术的研究已经不在局限于金属的宏观塑性流动行为研究，或者局部热力参数的分布，而深入发展到材料微观组织变化过程的控制。本文以片层组织TCll钛合金为研究对象，研究了该合金片层组织两相区变形的力学行为和球化的组织演变规律，并采用人工神经网络方法建立了热变形工艺参数与片层组织球化之间的映射关系，预测了片层组织球化分数和球化a晶粒尺寸。本文研究对制定TCl1合金热变形工艺和保证产品的质量和性能方面具有重要显示意义。本文首先采用Thermecmastor．Z型热力模拟试验机进行了的等

2、温恒应变速率压缩试验。获得了片层组织TCl1钛合金应力一应变曲线。分析了变形温度和应变速率等参数对高温流变应力和片层组织球化过程演变的影响规律。并采用定量金相测试技术，分析并获得了TCl1钛合金片层组织两相区球化0‘相晶粒直径和球化体积分数的演变规律。然后基于以上试验数据，运用BP神经网络方法建立了TCll钛合金片层组织高温变形过程中流变应力模型以及片层组织球化组织演变模型。该模型的可靠性测试表明所建立的BP神经网络模型能够比较精确地预测不同变形条件TCl1钛合金的高温流变应力和微观组织，具有良好的稳定性和抗干扰能力。最后将所建立的TCl1钛合金流变应

3、力模型和微观组织演变模型耦合到有限元程序MARC软件中，对该合金镦粗过程进行了热力参数和微观组织耦合模拟。试验验证结果表明，所建立的模型具有较高的精度。研究结果对钛合金热变形过程组织的预测和控制提供了科学的手段。关键词：TCll钛合金；片层组织；流变应力；微观组织；球化ABSTRACTAsthedevelopmentofcomputertechnologyandmoderndeformationtheories，theresearchofhotplasticitydeformationhascarriedoutnotonlyinmacro—flowbe

4、haviorsorlocalthermalparameterdistribution，butalsoemphasizedonpredictionandcontrollingthemicrostructureevolution．Inthispaper，thequantitativerelationshipsbetweenthermal—mechanicalparameterswithmicrostructureOfTC1alloywithlamellarstructurehavebeenestablishedbyartificialneuralnetwo

5、rk，whichCanpredictthedistributionofmicrostructureduringhotformingofTC1alloywithlamellarstructure．Ithasimportanttheoreticalsignificanceandpracticalmeritsforestablishingreasonablehotdeformationparameters，ensuringproductqualityandperformance．Inthispaper，theeffectsoftemperature，stra

6、inandstrainrateonflowstressofTC1withlamellarstructurehavebeeninvestigatedbyisothermalconstant-strain—ratecompressiontestsontheThermecmastor-Zthermalsimulator．Basedontheexperimentalresults，aflowstressofTC1alloywithlamellarstructureduringhotdeformationhasbeenestablished．Themicrost

7、ructurevariablesofTC1alloy，includingthegrainsizeandthevolumefractionoftheglobularization仪phase，wereobtainedbythequantitativemetallographictechnology，andtheeffectofprocessparameters，includingdeformationtemperature，strainrateandstrainonmicrostructuralvariableshasbeeninvestigated．B

8、asedontheexperimentalresults，aBPnetworkmodelfor