Optimization of TC11 alloy forging parameters using processing maps

Isothermal compression of TC11 alloy at the deformation temperatures ranging from 1023 to 1323 K with an interval of 20 K, the strain rates of 0.001, 0.1, 1.0, and 10.0 s<'-1>, and the height reductions of 50% and 70% was conducted on a Gleeble- 1500D thermomechanical simulator. According to the experimental results, the isothermal compression and the processing maps of TC11 alloy at different strains were drawn by using the dynamic material model (DMM). Based on the processing maps, the proper forging parameters, including a combination of defor- mation temperature and strain rate, vary with the strain in different phases of TC11 alloy.     

TC17合金整体叶盘等温锻造过程数值模拟及工艺参数影响

采用二维有限元模拟软件Deform-2D对TC17钛合金整体叶盘锻件的等温β模锻过程进行数值模拟,分析了整体叶盘不同部位的应变场。根据有限元模拟结果对TC17钛合金整体叶盘锻件的荒坯尺寸及工艺参数进行优化,并进行了TC17钛合金等温锻造成形工艺试验。试验结果表明,等温β模锻工艺可使TC17钛合金组织中粗大原始β相晶粒得到充分的形变,晶界析出弯曲、断续的细小α相,晶内析出交错、细小的次生α相,呈现理想的网篮组织;当应变达到0.75时,可使得整体叶盘锻件的强度、塑性及断裂韧性实现理想匹配。     

TC6合金等温锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

通过引入一个与微观组织相关的函数对稳态流动应力模型进行修正,建立了金属材料高温变形时的稳态流动应力模型.并将该耦合微观组织参数的流动应力模型写入有限元程序中,模拟了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的变化.研究了变形工艺参数(压下量,变形温度,变形速度和摩擦因子)对零件内部初生α相晶粒尺寸的影响.     

Relationship among forging technology, structure and properties of TC21 alloy bars

1INTRODUCTIONNew alloys have been developed for variousdemands[1].Advanced titanium alloy with highstrength and toughness is one of the i mportant de-velopment directions in the related area[2].TC21titaniumalloy is a new(α+β)high strength andtoughness alloy that belongs to Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb-Si system.This alloy was patented inChina[3],and quite promising for the structuralparts of advanced aircraft.Several papers describedits characteristics recently[46].Though forgingtechniques…     

锻造方式对TC4钛合金小规格板材制备的影响

TC4钛合金小规格板材生产一般采用铸锭镦拔锻造、板坯加热轧制的加工方式进行,对于小规格板材通常锻造时采用镦拔锻造的方式来进行,但组织性能并不能达到相对最优的状态.通过关键过程交叉对比的方式,采用普通自由锻造和镦拔锻造两种加工方式生产出相同尺寸的板坯,再使用相同的轧制工艺进行对比生产,所有的生产环节保持一致性,目的在于探...     

基于加工图技术的铸态TB6钛合金锻造工艺优化

在Thermecmaster-Z型热模拟实验机上对铸态TB6钛合金在800~1150℃、0.001~10 s-1变形参数范围内进行了等温恒应变速率压缩实验,根据实验数据采用基于Murty准则的加工图技术对该合金的锻造工艺进行了优化,并结合显微组织观察研究了该合金的变形机制。结果表明,在低温区的较佳变形参数为800~950℃、0.001~0.01 s-1,其变形机制为大晶粒超塑性;在高温区的较佳变形参数为1020~1080℃、0.001~0.006 s-1,其变形机制为动态再结晶。失稳区出现在800~890℃、0.01~10 s-1的低温区和975~1120℃、3.162~10 s-1的高温区域,在流变失稳区会出现晶界裂纹。     

Deformation behavior of TC6 alloy in isothermal forging

Isothermal compression of the TC6 alloy was carried out in a Thermecmaster-Z (Wuhan Iron and Steel Corporation, P.R. China) simulator at deformation temperatures of 800∼1040 °C, strain rates of 0.001∼50.0 s⁻¹, and maximum height reduction of 50%. The deformation behavior of the TC6 alloy in isothermal forging was characterized based on stress-strain behavior and kinetic analysis. The activation energy of deformation obtained in the isothermal forging of the TC6 alloy was 267.49 kJ/mol in the β phase region and 472.76 kJ/mol in the α+β phase region. The processing map was constructed based on the dynamic materials model, and the optimal deformation parameters were obtained. Constitutive equations describing the flow stress as a function of strain rate, strain, and deformation temperature were proposed for the isothermal forging of the TC6 alloy, and a good agreement between the predicted and experimental stress-strain curves was achieved.     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

锻造工艺对TC11饼材显微组织和性能的影响

采用3 t锤及1250 t压力机两种不同设备及自由锻工艺制取了TC11钛合金饼材,并分别测试了其室温和高温力学性能及超声波杂波水平。研究结果表明:两种锻造工艺所制得的TC11钛合金饼材性能均符合要求,组织均为等轴α+片状α的双态组织或长条α+片状α组织,但后者晶粒较细且组织均匀性较好;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材室温和高温抗拉强度分别比3 t锤上生产的分别高出50和20 MPa左右,屈服强度高20 MPa左右,而伸长率、断面收缩率基本持平;在1250 t压力机上生产的TC11钛合金饼材比3 t锤上生产的饼材超声波杂波水平低3 d B。因此在1250 t压力机上生产的饼材性能比在3 t锤上生产的饼材性能更加优越。     

TC4钛合金锻件锻造过程三维热力耦合有限元模拟

某钛合金零件是应用于航空工业的重要部件,在锻造过程中由于锻件头部变形较大,整体变形不均匀,如果模具尺寸设计不当,很容易引起锻造缺陷的产生.针对以上情况,本文建立了该钛合金锻件锻造过程的三维热力耦合有限元模型,利用刚粘塑性有限元法,对锻件的变形情况进行了数值模拟,得到了变形过程中锻件的充型情况以及温度场和应力场的场量分布,并对锻造缺陷的成因进行了分析.数值模拟与锻造试验吻合较好,为生产工艺的制定提供了有效的参考.     

镁合金有限元与三维加工图相结合的材料驱动的可加工性模拟

基于PRASAD提出的传统的二维加工图理论,建立考虑应变的三维加工图,描述功率耗散系数和流变失稳区域随应变速率、温度和应变的变化。三维加工图说明了材料的内禀可加工性,而有限元分析方法可得到材料在特定工艺条件下应力、应变、应变速率及金属流动情况,说明了由模具形状和工艺条件决定的应力状态可加工性。基于此,提出一个新的由材料驱动的热变形可加工分析方法,联合考虑有限元和三维加工图,可以说明整个热加工过程的材料可加工性（包括应力状态可加工性和内禀的可加工性）。通过此方法,研究难变形金属镁合金的热锻过程,包括复杂热锻直齿锥齿轮的三维热力耦合有限元和三维加工图的集成模式。基于得到的研究结果,成功进行了热锻试验。试验表明新的方法用于确定最佳工艺参数是合理的。     

TC6合金叶片预锻过程中微观组织的数值模拟

根据实验数据建立了TC6钛合金的动态再结晶模型,并对大型模拟软件Deform进行了二次开发,使其具有微观组织预测功能。通过对圆柱体的镦粗模拟验证了Deform软件二次开发后的的可靠性。采用二次开发后的软件,对叶片的预锻成形过程进行了数值模拟,分析了不同变形温度和变形速度对叶片预锻成形时晶粒尺寸及分布的影响。模拟结果表明,随着变形温度的升高,锻件主要变形区的平均晶粒尺寸略有增大,晶粒间晶粒尺寸的差别缩小,晶粒分布比较均匀;随着变形速度的增大,平均晶粒尺寸的分布越来越不均匀。因此,在合适的变形温度及变形速度下能够使锻件获得良好的综合机械性能。     

航空钛合金锻造技术的研究进展

综述了近年来国内外航空钛合金锻造技术的研究进展,介绍了等温锻造技术、精密辗轧技术、大型复杂构件整体成形技术、锻造工艺模拟等国内外研究情况,并讨论了航空钛合金锻造技术后续的研究方向。等温锻造技术应深入研究构件热处理技术、模具设计与制造技术、加热与润滑防护技术;精密辗轧技术应深入研究薄壁环件精确环轧技术、自动控制技术、轧制胀形用工装与模具设计技术、设备控制软件开发技术;大型复杂构件整体成形技术应深入研究复杂构件的增量加载精密模锻技术、多向精密模锻技术、大型锻件组织性能均匀性控制技术及复杂结构件精密制坯技术;同时,应系统开展锻造工艺与装备数字化技术的研究与推广应用,建立基于数值模拟技术的锻造工艺设计方法。     

钛合金等温锻造工艺优化研究

将有限元模拟技术和神经网络理论相结合,建立了钛合金等温锻造工艺设计的优化系统,实现了CAD-CAE-优化-CAD的循环,在循环过程中,CAE对CAD产生了数据反馈.将FEM模拟结果作为初始数据导人优化系统,作为ANN的训练参数,利用训练好的神经网络对设计做出预测,循环系统不断运行直至得到良好的结果.利用该优化系统能获得像顶级专家主持一样的优良效果,使得设计过程在时间和效果上都得到提高.     

TC27钛合金高温热压缩变形行为

在Thermecmastor-Z试验机上进行热压缩实验,在应变速率0.01~10 s~(-1)、变形温度900~1150℃条件下对TC27钛合金的变形行为进行研究并建立其本构方程。结果表明,该材料为温度和应变速率敏感材料。在变形初始阶段,流变应力随真应变的增加迅速增大,达到应力峰值后随真应变的增加缓慢降低,最后趋于相对稳定的状态。流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加。热压缩实验过程流变应力随应变速率和变形温度的变化规律可以用材料的本构方程来表征,变形激活能为Q=300 k J/mol。     

Optimization of process parameters for the manufacturing of rocket casings: A study using processing maps

Maraging steels possess ultrahigh strength combined with ductility and toughness and could be easily fabricated and heat-treated. Bulk metalworking of maraging steels is an important step in the component manufacture. To optimize the hot-working parameters (temperature and strain rate) for the ring rolling process of maraging steel used for the manufacture of rocket casings, a systematic study was conducted to characterize the hot working behavior by developing processing maps for γ-iron and an indigenous 250 grade maraging steel. The hot deformation behavior of binary alloys of iron with Ni, Co, and Mo, which are major constituents of maraging steel, is also studied. Results from the investigation suggest that all the materials tested exhibit a domain of dynamic recrystallization (DRX). From the instability maps, it was revealed that strain rates above 10 s⁻¹ are not suitable for hot working of these materials. An important result from the stress-strain behavior is that while Co strengthens γ-iron, Ni and Mo cause flow softening. Temperatures around 1125 °C and strain rate range between 0.001 and 0.1 s⁻¹ are suitable for the hot working of maraging steel in the DRX domain. Also, higher strain rates may be used in the meta-dynamic recrystallization domain above 1075 °C for high strain rate applications such as ring rolling. The microstructural mechanisms identified from the processing maps along with grain size analyses and hot ductility measurements could be used to design hot-working schedules for maraging steel.     

复杂盘饼类铝合金锻件等温成形缺陷分析

以环形座锻件为例,采用实验研究和有限元数值模拟相结合的方法研究了复杂盘饼类铝合金锻件等温成形时缺陷产生的机理.结果表明:采用反挤变形方式可以控制金属的径向流动速度,能有效地防止复杂盘饼类铝合金锻件的径向折叠和穿流缺陷的发生;各区域金属分配不合理会使局部区域因缺少金属而引起充不满或对流折叠,或使局部金属过多引起折叠;增大镦粗时坯料与模具间的摩擦阻力和变形量,可使坯料获得更好的径向分布的流线,最终得到流线分布合理的锻件.     

等温精密成形镁合金上机匣新工艺

针对直升机上机匣的复杂结构和其受力特点,以及加工制造中存在的问题,对此类锻件所使用的材料和加工工艺做了对比分析,建议此类锻件采用等温成形加工。确定了等温成形加工方案,设计出了所使用的模具。通过实际应用,证明该方案行之有效。     

TC4钛合金风扇转子叶片模锻工艺和性能研究

研究了TC4钛合金风扇转子叶片的锻造加热工艺、模锻成形及热处理工艺。在叶片的各部位进行了室温和400℃拉伸试验、冲击试验、400℃持久试验,综合评价了模锻叶片的加工性能和叶片各部位的性能。结果表明,叶片各部位的力学性能分布较均匀,叶身的强度比叶顶和榫头的略高,塑性水平基本相同,即室温下三者的σb均值分别为966,962和963 MPa,σ0.2分别为916,905和912 MPa,δ5约为15%,ψ约为47%;400℃下σb均值分别为669和643 MPa,δ5约为16%,ψ约为67%。整体叶片具有均匀、良好的冲击性能,αkv,HB(d)均值分别为0.46 MJ.m-2,3.47 mm。同时,叶片在大载荷(σ为560 MPa)下具有良好的持久寿命(τ大于101 h)。     

Microstructure evolution in the high temperature compression of Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr alloy

Isothermal compression of a Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr alloy was conducted on a Thermecmaster-Z simulator at the deformation temperatures ranging from 960 to 1060°C, the strain rates ranging from 0.001 to 10.0 s⁻¹, and the maximum height reduction of 70.0%. In the two-phase region of the Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr alloy, the volume fraction of α phase decreases with an increase in deformation temperature, but the grain size has a slight variation with deformation temperature. The strain rate affects both morphologies and grain size of the α phase in the isothermal compression of the Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr alloy. The optimal height reduction also contributes to the small and well-distributed α phase in the isothermal compression of Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr alloy.