γ-TiAl金属间化合物细晶棒材挤压变形工艺

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1、学术论文RESEARCHγ-TiAl金属间化合物细晶棒材挤压变形工艺ExtrusionProcessofFineGrainedγ-TiAlAlloyBar北京航空材料研究院钛合金研究室高　帆　李臻熙[摘要]结合数值模拟与工艺试验的方法研究了因而对于难变形的γ-TiAl合金而言，挤压是一种有效γ-TiAl合金细晶棒材挤压工艺，获得了挤压过程中各的热加工方法。目前，国外对γ-TiAl合金的挤压工艺场变量的分布规律及不同挤压比组合下挤压棒材中温进行了大量的研究，已经可以采用工业化设备制备出度场、应变速率场、等效应变场和断裂因子分布的信息。细晶γ-TiAl合金棒材，进而模锻

2、出航空发动机叶片，结果表明，采用3.5+4.3两步挤压比组合时可以获得较如PLANSEEAG对TiAl合金铸锭在α+γ相区进行挤为均匀的温度场、应变速率场和等效应变场，且断裂因压开坯，将φ220mm×500mm坯料挤压成外径约60mm子数值较小。采用该挤压比组合进行了挤压工艺试验，的棒材，挤压比约为14，所得棒材组织较为细小；对成通过这种两步挤压组合可以获得质量良好，晶粒尺寸细分为Ti-45Al（5~10）Nb-X，直径为200mm的锭坯进小、均匀的γ-TiAl合金挤压棒材。行了挤压比为10∶1的挤压开坯，得到了长6~8m的棒[4-5]关键词：TiAl合金　挤压　数

3、值模拟材。然而国内对该方面研究仍停留在试验室阶段，[ABSTRACT]Thenumericalsimulationandex-因而有必要针对国内设备的特点，研究可以制备出细晶perimentisemployedtostudytheextrusionprocessoffineγ-TiAl合金棒材的挤压工艺。grainedTiAlalloybar.Itgetsthedistributionofeachfield本文结合数值模拟与工艺试验方法研究细晶variableintheextrusionprocess,andobtainsthefieldvari-γ-TiAl合金棒

4、材的挤压工艺，为国内航空发动机叶片ableabouttemperaturefield,strainratefield,equivalent的研制奠定基础。strainfield,andbreakingfactordistributionunderdifferentextrusionratios.Theresultsshowthat3.5+4.3two-step1　试验方法extrusionratioisbeneficialtohomogeneityofabove-men-数值模拟所采用的TiAl合金锭坯、模具、载荷及tioneddistributionoffield

5、s.Extrusionexperimentisem-边界条件均为轴对称，为了节省计算时间，本文采用锭ployedbasedonthepredictiontoverifythoseconclusions坯的中心纵剖面，即子午面作为计算模型，图1给出了ofthesimulationwork.Assuredly,crack-freeextrusionbarTiAl挤压过程的有限元模型。试验TiAl合金相关材料isobtained,andhomogeneousandrefinedmicrostructure常数：泊松比为0.3，杨氏模量为160GPa，导热系数为areobs

6、erved.21W/（m·K），比热为772J/（kg·K）。模拟采用一致的Keywords:TiAlalloyExtrusionNumerical金属流出模具速度及相同的锭坯温度。simulation挤压方向对称轴3γ-TiAl金属间化合物具有低密度（3.9g/cm），高挤比强度、比模量，优良的抗蠕变和抗氧化性能，是当前压TiAl[1]杆极具发展前途的轻质高温结构材料，该合金可以在700~800℃温度范围内替代传统的镍基高温合金，来实挤压挤压筒模具现结构减重、减少相关支撑件负荷的效果，进而提高航空发动机性能。然而该合金较低的室温塑性及热加工图1　挤压过程的有限元模

7、型Fig.1　FEM(Finiteelementmodel)ofextrusion性能限制了它在工程上的应用。研究表明，热机械处理[2]可以细化γ-TiAl合金组织，提高合金的室温塑性，因此通过热加工细化γ-TiAl合金的工艺近年来成为国2　试验结果与讨论内外研究的热点。2.1　挤压比的影响材料在挤压过程中受到三向压应力的作用，这种挤压比是衡量挤压变形量的参数，其定义为挤压筒[3][6]应力状态可充分发挥材料的塑性，抑制裂纹的产生，断面面积与制品断面面积的比值，变化挤压比可改变88航空制造技术·2014年第10期学术论文学术论文RESEARCHRESEARCH挤