空冷态tc11钛合金的热态变形特性及其锻造工艺优化

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1、南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要TC11钛合金是一种重要的航空材料，在航空领域具有广泛的应用。由于TC11钛合金属于难变形材料，其锻造温度范围较窄，变形抗力和微观组织对热力参数敏感，因此在实际生产中锻件组织与性能的稳定性较差。本文对空冷态TC11钛合金进行等温恒应变速率压缩试验，研究了其热态变形行为，并采用基于动态材料模型的热加工图技术对该合金的变形热力参数进行了优化。研究结果对制定合理的锻造工艺和获得组织与性能优良且稳定一致的空冷态TC11钛合金锻件有重要的指导意义。通过分析变形温度和应变速率对空冷态TC11钛合金流动应力的影响，并在Arrhenius型方程对该合金适

2、用性分析的基础上，建立了空冷态TC11钛合金的新型本构关系。误差分析表明，所建立的本构关系具有较好的精度，可应用于工程实际。利用空冷态TC11钛合金本构关系模型，结合炉冷态TC11钛合金压缩试验数据，构建出炉冷态TC11钛合金的本构关系。结果表明，该模型具有普遍适用性。对不同温度和应变速率变形后的空冷态TC11钛合金的微观组织进行了观察−1和分析。结果表明：在(α+β)两相区，当应变速率ε"≥1.0s时，易发生局部流动−1或者绝热剪切现象；当ε"≤.001s时，组织大多为均匀的球化组织。在β单相区，−1当应变速率ε"≥1s时，组织主要为拉长的β晶粒和少量的动态再结晶晶粒

3、，以晶−1−1界变形为主；当应变速率.0001s<ε"≤1.0s时，出现大量的动态再结晶晶粒，组−1织相对较均匀；当应变速率在.0001s附近时，β晶粒容易发生动态长大。利用等温恒应变速率压缩试验数据绘制出空冷态TC11钛合金在不同应变量下的热加工图，通过分析加工图中稳定区和失稳区的热力参数范围以及对在这些区域中变形试样的微观组织观察，研究了空冷态TC11钛合金的失稳现象、变形机制并对热力参数进行了优化。结果表明，在α+β两相区，在750℃℃~950、-1-10.005s~10s热力参数范围内，易出现绝热剪切、局部变形等失稳现象；在β单相-1区，当应变速率大于1.32s

4、时，容易出现机械失稳。结合热加工图和微观组织观察可知，在α+β两相区，较佳的变形热力参数范围为750℃℃~852、-1-1-1-10.001s~0.005s和928℃℃~1001、0.001s~0.005s，最佳的变形热力参数在-1750℃~809℃、0.001s附近，其变形机制为片层组织的球化；在β单相区，较佳的-1-1变形热力参数范围为1012℃℃~1100、0.040s~0.079s，当应变量小于0.5时，最-1佳的变形热力参数在1080℃℃~1100、0.001s附近；当应变量大于0.5时，最佳的-1变形热力参数在1030℃℃~1070、0.06s附近，其变形机

5、制为动态再结晶。I南昌航空大学硕士学位论文摘要关键词：空冷态TC11钛合金，本构关系，微观组织，热变形，热加工图，工艺优化II南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractTitaniumalloyTC11iswidelyusedasanimportantaeronauticalmaterial.TitaniumalloyTC11isdifficulttodeformduetothetemperaturewindowbeingnarrowforforgingaswellasflowstress,microstructuresbeingsensitivetoth

6、ethermomechanicalparameters,whichresultsinbadstabilityofmicrostructuresandpropertiesofforgingsinactualmanufacturing.Inthispaper,thehotdeformationbehaviorsoftheTitaniumalloyofair-coolingTC11werefirststudiedbyusingisothermalconstantstrainratecompressiontests,andthenthehotdeformationmechani

7、smsandtheoptimizationofhotworkingprocessforthisalloywerestudiedbyusingtheprocessingmaptechnologybasedondynamicmaterialmodel.Thestudiedresultsareofimportantvalueformakingreasonableforgingprocesstomanufacturetheair-coolingTC11titaniumforgingswithexcellentanduniformmicrostru