ti6al4v钛合金等通道转角挤压的数值模拟

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1、摘要Ti一6A1．4V钛合金等通道转角挤压的数值模拟超细晶材料在保持较好韧性的同时，显著地提高材料强度，同时在疲劳强度、热稳定性和超塑性工艺等方面表现出优异的性能。等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing，简称ECAP)能在不改变外部尺寸的基础上获得大应变，制备出微观结构均匀细化的三维大尺寸块体材料，是制备超细晶材料的先进技术。本文应用数值模拟技术，考虑晶粒细化的要求，获得了较优的ECAP工艺参数范围，同时为研究变形工艺参数与微观组织演变的关系奠定了基础。本文以Ti．6A1．4V钛合金高温变形行为研究为基础，结合Ti．6AI

2、-4V钛合金的热加工图，研究了变形工艺参数对n．6Al-4v钛合金高温变形的影响，建立了Ti．6A1-4V钛合金的流动应力模型，该模型较好地反映了变形行为与变形温度、应变速率、应变之间的关系，计算值与实验值的平均相对误差为8．84％，最大相对误差不超过13．9％。建立了ECAP数值模拟模型，对ECAP变形过程进行了变形一传热耦合模拟，研究了挤压温度、挤压速度、摩擦条件和挤压角对ECAP变形后等效应变场、等效应力场、温度场和挤压载荷的影响，为制定合理的ECAP变形工艺方案提供了技术支持。利用自行设计的ECAP模具，根据数值模拟确定的挤压工艺参数范围，实现了

3、1"i．6A1．4V钛合金的ECAP变形。研究了挤压温度、挤压速度和挤压道次对材料微观组织和力学性能的影响，进一步降低挤压温度、增加挤压速度和挤压道次有利于晶粒细化。关键词：钛合金；加工图；流动应力模型；等通道转角挤压(ECAP),数值模拟2Ij}!；些厶主{：主耍主堂岔垒塞FEsimulationandExperimentalInvestigationoftheEqualChannelAngularPressingofTi·-6AI-·4VtitaniumalloyAbstractThematerial、Ⅳitllultra-finedgrainsno

4、tonlyhasanexcellentductility,fatiguestrengthandthermostability,butalsoexhibitsthegoodworkability．TheECAP(EqualChannelAngularPressing)isaneffectivewaytoobtainthebu墩materialwimhomogeneousultra-freedgrainsbysevereplasticdeformationwithoutalterationondimensionsofthesample．Inthispaper

5、,FEsimulationWasappliedtooptimizetheprocessparametersSOastoobtainthebetterultra-finedgrains．Inthispaper,basedonthehiglltemperaturedeformationbehavior,theoptimalprocessparametersoftheTi一6A1-4Vtitaniumalloyinhightemperaturedeformationwereobtainedbytheprocessingmaps．Inaddition,thefl

6、owstressmodelwasobtained,whichwellrepresentedtherelationshipbet、v嘲theflowstressandthedeformationtemperature，strainrateandstrain．Themeandifferencebetweenthecalculatedandtheexperimentalflowstresswas8．84％．andthemaximumdifferencewas13．9％．IntegratingtheflowstressmodelintotheFEcode，FEs

7、imulationcoupleddeformationwithheattransferhasbeenconstructedfortheECAPdeformationprocessofTi．6AI·4Vtitaniumalloy．Effectofthedeformationtemperature，rfl．nlvelocity,shearfactoroffriction,andangularontheequivalentstressfield，equivalentstrainfield，temperaturefieldandloadintheECAPdefo

8、rmationprocesshasbeenstudied，whichWasbas