tc21钛合金热态变形行为及加工图

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1、学校代码：10406分类号：TG146.2+3学号：120080503030南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）TC21钛合金热态变形行为及加工图作者：戴俊学科专业：材料加工工程指导教师：李鑫副教授申请学位日期：2015年6月HotDeformationBehaviorandProcessingMapofTitaniumAlloyTC21ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingEngineeringbyDaiJunUndertheSupervisionofAssoci

2、ateProf.LiXinCollegeofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要TC21钛合金作为新型的损伤容限钛合金，具有高强度、高断裂韧性和低裂纹扩张速率等特点，是应用于航空领域的重要结构材料。本文以片状组织TC21钛合金为研究对象，在应变速率0.001s-1~10s-1、变形温度760℃~920℃范围内进行等温恒应变速率热压缩实验，分析了该合金在不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线，建立了高温变形本构方程

3、；绘制出TC21钛合金加工图，优化了热加工工艺参数。这对制定TC21钛合金热加工工艺规范具有一定的指导意义。TC21钛合金的真应力-真应变曲线总体呈应变软化型，流动应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小，对应变速率和变形温度都较敏感，且在不同的应变速率和变形温度范围其敏感性不同，在高应变速率时的敏感性大于低应变速率时的敏感性。通过检验分析发现Arrhenius方程对TC21钛合金的适用性较差，鉴于此，本文提出了TC21钛合金高温变形本构模型，并进行多元线性回归获得了模型系数。误差分析表明，该本构方程具有较高的精度，计算值与实验值的平均相对误差为7.

4、64%，能较好地描述TC21钛合金在高温变形过程中的流动行为。分别基于Prasad、Murty和Malas准则建立TC21钛合金加工图，结合微观组织观察，发现对于这三个准则，Murty准则比Prasad准则和Malas准则的预测更为可靠。根据基于Murty准则的加工图结合组织观察得到流动失稳区为：变形温度760℃~780℃、应变速率0.008s-1~10s-1，变形温度780℃~810℃、应变速率0.03s-1~10s-1和变形温度810℃~850℃、应变速率0.1s-1~10s-1，在这些区域主要的失稳现象有45°宏观剪切裂纹、绝热剪切带和局部流动；

5、得到较佳加工区热变形参数范围为：变形温度860℃~910℃、应变速率4s-1~10s-1和变形温度855℃~913℃、应变速率0.001s-1~0.008s-1，这些区域的微观组织为部分片状的等轴化及扭折，对应过渡的变形机制；得到最佳加工区热变形参数范围为：变形温度875℃~895℃、应变速率7s-1~10s-1和变形温度880℃~910℃、应变速率在0.001s-1附近，这些区域对应的变形机制为片状相的等轴化。关键词：TC21钛合金，热变形行为，本构方程，加工图，微观组织IAbstractTitaniumalloyTC21asanewtypeof

6、toleranttitaniumalloywithhighstrength,hightoughnessandlowcrackgrowthrate,itistheimportantstructuralmaterialinaeronauticalfield.Inthispaper,isothermalconstantstrainratecompressionexperimentoftitaniumalloyTC21hasbeencarriedoutinthetemperaturerangeof760℃~920℃andstrainraterangeof0.0

7、01s-1~10s-1,byanalyzingthetruestress-straincurvesatdifferentdeformationtemperatureandstrainrate,theconstitutiveequationoftitaniumalloyTC21deformedathightemperaturewasconstructed;TheprocessingmapsoftitaniumalloyTC21weredrawn,theforgingprocessesfortitaniumalloyTC21havebeenoptimize

8、d,Thestudiedresultsareofsomeguidancesignificanc