超塑性成形对tc4钛合金板材力学性能影响研究

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1、中图分类号：V232.4论文编号：102870215-S108学科分类号：080203硕士学位论文超塑性成形对TC4钛合金板材力学性能影响研究研究生姓名卢坤林学科专业航空宇航推进理论与工程研究方向结构强度与振动指导教师刘小刚副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonMechanicalPropertiesofTC4TitaniumAlloyP

2、lateafterSuperplasticFormingAThesisAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyLuKunlinAdvisedbyAssociateProfessorLiuXiaogangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

3、或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着我国航空发动机技术的发展，越来越多的新材料、新工艺和新结构应用到航空发动机部件中，其中钛合金超塑性成形结构在发动机叶片等构件中逐步得到应用，这也为此类构件的强度评估提出了更高要求。本文以TC4钛合金板材为研究对象，研究了超塑性成形工艺过程对其静强度性能及疲劳

4、性能的影响规律。本文对TC4板件进行了超塑性拉伸，获得了不同变形率下的超塑性拉伸试验件；再对超塑性拉伸后的试验件进行室温下的静力学试验，研究了超塑性拉伸不同变形率对TC4板件屈服强度，抗拉强度以及断后延伸率的影响规律。对超塑性拉伸后的试样进行金相试验，获得了平均晶粒直径随超塑性变形率的变化规律。将超塑性成形过程分成高温循环过程及大变形过程两部分，基于Hall-Petch公式及加工硬化速率与应变之间的关系推导了超塑性成形后材料屈服强度的计算表达式，并根据本文的试验结果对该表达式进行了验证，公式预测结果与试验结果吻合较好。文中还对TC4板件进行了超塑性气胀成形试验，获得

5、了减薄均匀的波纹板件。分别进行了原材料、只经过高温循环以及经过超塑性成形等三种状态下TC4材料的轴向拉伸疲劳试验，研究了超塑性成形过程对TC4板件疲劳性能的影响。关键词：TC4钛合金，超塑性成形，屈服强度，变形率，应力疲劳寿命I超塑性成形对TC4钛合金板材力学性能影响研究ABSTRACTWiththedevelopmentoftheaviationenginetechnology,andtheincreaseofthrustweightratio,moreandmorenewstructureandtechnologyhavebeenappliedtoaviatio

6、nengine.Superplasticformingstructurehasbeingusedinfanbladesandsomeothercomponentoftheenginestepbystep.ThusstrengthassessmentappliedtoSPFstructuremustbeputforwardtoo.ThispapertakesTC4titaniumalloyasresearchobjectandresearcheshowtheSPFprocessinfluencethemechanicalpropertiesofTC4titaniuma

7、lloy.ViatheSPFtensileofTC4boardpieces,wegotTC4pieceswithdifferentSPFdeformationrate.Andthenwedidstatictensiletesttoabovepieces.Inthiswayweresearchedthechangingrulesofyieldstrength,extensionstrengthandelongationrateofTC4alloybeforeandaftersuperplasticdeformation.Wegotrulesofgraindiame