TA15钛合金高温变形过程的介观模拟计算

以多晶体位错滑移及塑性流动机制为基础,探究了TA15钛合金在高温变形过程中介观层次上形变不均匀性和力学响应。基于率相关晶体塑性理论,建立了描述体心立方结构金属力学行为的本构模型,同时考虑了主滑移系和次滑移系的运动;确定了合理的材料本构参数,高温压缩实验与模拟得到的真应力-应变曲线基本一致。通过对TA15钛合金高温变形模拟结果进行分析,包括应力和应变分布、滑移系开动情况和晶界面积变化,得出:(1)由于晶粒几何及取向的随机性造成应力和应变分布非均匀性;(2)晶粒间相互作用的复杂性会导致各个滑移系开动的差异性;(3)形变程度越大,晶粒密度越大,晶界面积变化率越大。模拟结果为相变等显微组织演变及多尺度同步耦合提供了参考。     

TA15钛合金在热压缩过程中的织构演化研究

采用Gleeble—3500型热模拟机及EBSD等分析方法,研究TA15钛合金在热压缩变形过程中的织构演化。结果表明,在热压缩塑性变形过程中,随着应变速率的增加,合金中初生α相的晶粒形态和取向均发生了明显的变化,晶粒垂直于压缩方向由等轴状被拉长为长条状,晶粒内部首先出现取向渐变区,继而滑移变形到一定程度后发生塑性变形。同时,随着应变速率的增加,α相的织构强度呈减弱趋势,且织构组分由112-{0}〈112-0〉不断转变为较为稳定的{0001}〈112-6〉。     

TA15钛合金热变形过程中基于介观尺度的相变模拟研究

金属在高温热形变过程中,相变常常发生在形变过程中,塑性形变和相变同步进行。在此过程中,一方面相变的发生消耗了形变储存能,另一方面形变的发生又会造成新能量的积累和晶体缺陷的产生,能量状态、缺陷分布等和先形变后相变过程的不同,整个过程完全是动态的。围绕新型近α型钛合金—TA15钛合金的热压缩模拟试验,从介观角度出发,综合运用现代塑性加工学、金属学、金相学、有限元方法、晶体塑性理论、元胞自动机理论、计算机编程语言等多种理论和方法,对TA15钛合金在热压缩变形过程中发生的相变行为进行了系统研究,模拟了合金的相变过程,动态再现了相变发生时的微观组织的演变情况,建立了不同变形条件下的相变动力学方程。这对于合理制定变形过程中的热加工工艺方案,对钛合金的发展和实际应用的促进都具有极为重要的理论价值和实际意义。     

β相区加热TA15钛合金热变形显微组织演化

采用OM、XRD和EBSD研究经过β相区加热,在不同工艺参数下热变形水冷淬火后TA15钛合金的显微组织、相变和织构演化规律。结果表明:显微组织主要由被压扁、拉长的原始β晶粒转变的α′马氏体相及清晰β晶界组成,相变点以下温度变形的显微组织中出现沿原始β晶界分布的细小晶界α相晶粒;通过切变方式形成α′马氏体相固溶了Al和V元素,且晶格点阵收缩,衍射峰向高角度方向偏移;α′马氏体与原始β的晶体取向间满足Burgers位向关系,显微组织的晶粒取向分布也类似,且随着变形温度和应变速率的提高,材料的晶粒取向性增强;显微组织的晶粒尺寸均在7μm以内,α′晶粒继承母相β晶粒的取向差,在10°、60°和90°附近出现峰值。     

TA15钛合金的热变形微观组织与织构

采用X线衍射仪和EBSD分析研究近α型TA15钛合金在不同工艺参数下的热压缩变形组织和织构演变规律。结果表明:TA15合金热变形后淬火组织中存在针状马氏体α′相;晶粒在(101)和(002)滑移面上的滑移率先达到临界分切应力,发生塑性变形,使组织细化,并最终导致变形组织的择优取向;在小应变速率(0.01 s-1)和低变形温度(950℃)条件下,动态再结晶分数较高,产生较强的再结晶织构;随着变形温度和应变速率的升高,材料晶粒取向性减弱。     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

TB8钛合金固溶组织研究及神经网络预测

深入分析了各变形工艺参数对TB8合金固溶处理显微组织的影响规律,建立了固溶组织再结晶体积分数、平均晶粒尺寸与变形工艺参数间的神经网络预测模型。结果表明,冷却和热处理制度相同的条件下,变形温度、变形程度和应变速率等变形工艺参数对TB8钛合金形变且固溶处理后的显微组织有重要的影响,若想获得晶粒较为细小且均匀的组织,需要在合适的应变速率下适当提高变形程度和降低变形温度;人工神经网络的预测结果与实测结果的高度拟合,表明人工神经网络模型可以较为精确地预测TB8合金的显微组织随变形工艺参数的变化而变化的情况。以上研究工作为TB8合金热加工工艺的制定提供了更为科学的理论依据。     

基于数值模拟的隔热板零件冲压工艺研究

目的研究隔热板零件冲压过程中的最优化成形工艺参数。方法利用Dynaform软件先对零件模型的成形进行了初步数值分析,根据成形后的成形极限图(FLD)与厚度分布图,确定了合理的拉延筋分布位置与对应的锁死率;再通过正交试验研究了冲压工艺参数。结果得出了压边力、锁模力、板料厚度和摩擦因数对隔热板成形过程中拉裂和起皱趋势的影响规律。结论得到了成形过程中合理的成形工艺参数,最大减薄率控制在22%以下,未变形区较少。     

变形温度对大塑性变形TA15合金显微组织和力学性能的影响

在600～800℃温度区间对TA15合金进行多向等温锻造,利用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)以及拉伸试验研究了变形温度对微观组织与力学性能的影响.结果表明:经3道次多向等温锻造后,TA15合金发生细化和球化,随变形温度的升高,等轴α机械破碎细化效应受到抑制,而片状α细化更加明显,不连续动态再结晶(dDRX...