ti40阻燃合金高温变形机理及开裂准则研究

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1、摘要金属材料的韧性断裂是塑性加工过程中常见的失效形式和影响热加工性的重要因素，历来都是先进塑性加工领域的研究热点。随着有限元模拟技术和损伤力学的不断发展，如何建立合适的热变形开裂准则，预测和避免缺陷的产生已成为缺陷仿真预测迫切需要解决的难题。本文以热变形极易开裂的Ti40阻燃合金为研究对象，以各种室温下适用的开裂准则为基础，引入Zener-Hollomon因子，对Ti40合金的变形机理及开裂行为进行了系统的研究。主要研究内容和结果如下：研究了Ti40合金高温变形过程中变形温度和应变速率对流动应力的影响规律，揭示了流动软化和不连续屈服现象的影响

2、因素和机理，发现不连续屈服现象与大量可动位错从晶界突然增殖有关。揭示了Ti40合金的高温变形机理。发现变形温度低于950oC，以动态回复为主；高于9500C，发生动态再结晶。动态再结晶的形貌随应变速率的变化而变化：应变速率较高时(>1sd)，动态再结晶晶粒呈项链状沿原始B晶界分布，沿晶界析出的Ti5si3颗粒是再结晶晶粒的核心；应变速率较低时(

3、主。V2晚挥发导致接近表面的晶界产生空洞，是合金热变形开裂的诱因。揭示了Ti40阻燃合金热变形开裂的临界变形量与变形温度和应变速率的关系。结果表明：变形温度越高，应变速率越低，材料的I}缶界变形量越大。发现变形温度和应变速率的综合作用可用单变量Zener-Hollomon因子来表示，且开裂的临界变形量与ln2里线性关系，从而大大减少试验次数。基于DEFORM3D有限元平台，建立了Ti40合金等温热压缩过程的有限元分析模型，并对6种典型的室温韧性开裂准则进行了分析比较。发现基于空洞长大聚合的Oyane模型可适用于Ti40阻燃合金高温变形。发现O

4、yane准则的临界开裂。值与LIlZ值也符合线性关系，从而建立了基于Zener-HoUomon因子的Ti40合金热变形开裂准则，并获得了验证。关键词：Ti40阻燃合金，变形机理，开裂行为，Zener-Hollomon因子，开裂准则两北T业大学T学硕十学付论文AbstractInthefieldofmetalforming，thestudyofworkabilityorformabilityofmaterialanddefcctsduringmetalformingisthefocusofresearchers．Workabilityisgen

5、erallydeterminedbytheoceulTerlceofductilefractureandthereforelimitationsaresetbytheappearanceofsurfaceorinternalcrackswithinregionsthatarehighlystrainedduetoextensivematerialflow．Theadventofnumericalmethodstohandlelargedeformationplasticityhasmadeitpossibletoanalyzetheoeeul

6、Tetlceofcracksduringthemetalworkingprocess．Inordertopredicttheoccurrenceofdefects，itisnecessarytoestablishareliablefracturecriterioninhotforming．Ti40bumresistanttitaniumalloy,whichwaseasilytocrackduringtheingotcoggingprocedure，wasusedtosystematicallyresearchitsdeformationme

7、chanismandfracturebehaviorbasedonvariousfracturecriteria．Zener-Hollomonparameter,whichconsideredtheinfluenceofbothtemperatureandstrainrate．Wasintroducedtoestablishan州criterioninhotforming．Theresearchmethodandmainconclusionsofthispaperasfolllows：Theflowstress．straincnl"veswe

8、reusedtostudytheflowsofteninganddiscontinuousyieldingphenomenon．FlowsofteningofTi4