TC11钛合金热变形性能的试验研究

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1、学术论文RESEARCHTC11钛合金热变形性能的试验研究StudyonHotDeformationPropertiesofTCllTitaniumAlloy上海航天动力技术研究所孙海全朱小兵肖晓青[摘要】研究了TCll钛合金在温度600～800℃、应变速率0．00ls一～1s。条件下的高温压缩变形行为，分析了变形温度、应变速率对热变形过程中变形抗力和显微组织的影响，探讨了TCll钛合金热旋压变形的可行性，为钛合金热旋工艺制定提供理论和试验依据。关键词：TCll钛合金热压缩旋压变形抗力显微组织[ABSTRACT】In也ispaper，t

2、hehotdefomationbe-haviorsofTCllti切ni啪alloyareinvestigatedattempera—turemngeof600—800℃ands仃ainratemngeof0．00ls～一1s_byhot．compressiontest．Itisanalyzedthattheeff．ectofdefomationtemperatureandstrainrateondeforrnationresistanceandmicrostructureinthehot—compressionpro-cess，and

3、thefeasibilityofTC11titaniumalloyforhotspinningdef．ormationisdiscussed．KeywOrds：TCntitaniumaUoyHOt-compressiOnSpinningDeforma廿onresistanceT垤icrostructureDoI：10．16080／i．issnl671-833x．2叭5．08．080Tcll钛合金具有密度低、比强度高、导热率低和耐腐蚀等特点，是Ti—Al—Mo—z卜si系的两相热强型钛合金，可在500℃下长期工作，具有优异的热强性，并具有

4、较高的室温强度和良好的热加工工艺性能，适于制造航空发动机的压气机盘、叶片、鼓筒和轴类等零件”之】，在航空、航天、兵器等薄壁壳体零件的结构轻量化需求中有着广泛的应用前景【3】，是未来导弹发动机壳体的备选材料之一。Tcll钛合金热加工成形温度范围窄，变形抗力大，其变形抗力和微观组织对应变温度、应变速率很敏感，易造成产品的显微组织不均匀和成形过程中变形不均匀，严重影响产品质量的稳定性¨】。为探讨TCll钛合金合适的旋压温度，需要开展TCll钛合金热压缩模拟试验，研究变形温度、变形速率对TCll钛合金力学性能和显微组织的影响。本文针对TCll钛

5、合金热旋压成形需求，进行了温度600℃～800℃、应变速率(s)0．001～1s‘1下的热压缩试验，得到该合金在不同应变温80航空制造技术-2015年第8期度和应变速率条件下的流动应力曲线，探讨了热加工条件下微观变形机制与组织变化规律，为TCl1钛合金热旋压成形工艺的制定提供一定的理论与试验依据。1试验1．1试验材料试验用Tcll钛合金是由宝鸡有色金属加工厂生产的西320mm双重退火态的热轧管材，其主要化学成分见表1。双重退火制度为960℃／1hAC+530℃／6hAC，退火后组织为等轴d相+B转，是均匀分布的混合组织，其中有初生相d(

6、亮块)和仅+p混合体的p转(暗块)，这种组织是合金在(0l+B)区内低于相变点30℃～50℃的温度变形时所获得的f6】，其微观组织形貌如图l所示。表1TCll钛合金化学成分(质量分数)r≯舢IMoIZrlsilTiIFeIHl0lN6．503．381．720．29l余量lo．054lo．002910．120．()()8图1TCl1钛合金双重退火态等轴组织Fig．1EquiaxedmjcrostructureofTCl1t计aniuma¨oyunderdoubIeannea¨ngstate1．2热模拟压缩试验参数的选取为研究不同大小级别的

7、应变速率对旋压成形过程的影响，热模拟的变形速率需根据旋压工艺的变形速率来确定，旋压有效应变速率计算公式口1：文≥土竺!!竺丝√丁南(1一妒r)学术论文其中，v。为进给速度；％为旋轮成形角；初始壁厚为岛、f，、，甜分别为旋压前、旋压后、旋压过程中不同臼层的壁厚；妒，为壁厚减薄率。旋压参数设定为：旋压毛坯壁厚10mm，第一道次旋轮与芯模的间隙墨=8．80mm，妊7．6mm，五=6．50mm，进给速度为1．2Ⅱu从，旋轮前角0c。为22。。最终壁厚f，=l=8．80mm、fn=7．6mm、，『2=6．50mm，对应的减薄率妒．分别为12％、2

8、4％、35％，代人上式，得到不同减薄率下的最大旋压应变速率为0．06s～、0．07s～、0．08s～，最大在0．1s一左右。确定热压缩模拟的应变速率范围为0．001s～、0．01s～、0．1s～、1s～。根