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TC4鈦合金的高溫變形行為研究
TC4(Ti-6AL-4V)是一種中等強(qiáng)度的α+β型鈦合金,含有6%的α穩(wěn)定元素Al和4%的β穩(wěn)定元素V。TC4鈦合金由于具有優(yōu)異的綜合性能和良好的工藝特性,廣泛應(yīng)用于航空航天業(yè)和各種民用工業(yè),其產(chǎn)量占所有鈦合金的一半以上。近年來,有限元軟件在材料加工過程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,為了充分發(fā)揮這種技術(shù)的優(yōu)勢,必須精確知曉所加工材料的流變應(yīng)力,這對于提高模擬精度以及設(shè)備選擇、加工工藝規(guī)程的制定均具有重要意義。流變應(yīng)力是表征材料塑性成形性能的一個(gè)基本指標(biāo),受變形溫度、應(yīng)變速率、變形程度及合金化學(xué)成分等因素的影響。TC4鈦合金由于在加工過程中變形抗力大,多采用熱成型方法。本文研究了TC4合金的熱變形行為,建立了不同溫度區(qū)間的本構(gòu)方程,為其熱加工工藝的制定提供了理論和試驗(yàn)依據(jù)。
(1)變形溫度和應(yīng)變速率對TC4合金的流變應(yīng)力有顯著影響。流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低,隨應(yīng)變速率的提高而增大。
(2)TC4鈦合金變形溫度在750~950℃時(shí),應(yīng)力應(yīng)變曲線具有明顯的峰值,變形機(jī)制為晶界滑移和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;變形溫度高于1000℃時(shí),應(yīng)力應(yīng)變曲線趨于水平,變形機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù)。
(3)TC4在兩相區(qū)的激活能為862.5kJ/mol,在相區(qū)的激活能為200.6kJ/mol。
(4)建立了TC4合金的本構(gòu)方程如式(12、13)。