置氢处理对TC4钛合金流变行为的影响

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1、第31卷第5期2010年5月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31NO．5May2010文章编号：1000一6893(2010)05—1093一06置氢处理对TC4钛合金流变行为的影响杨树宝，徐九华，危卫华，傅玉灿(南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏南京210016)ImpactofHydrogenationonFlowBehaviorofTitaniumAlloyTC4YangShubao，XuJiuhua，WeiWeihua，FuYucan(KeyLaboratoryofJiangsuProvinceforPr

2、ecisionandMicro-manufacturingTechnology，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：应用材料试验机及霍普金森压杆装置(SHPB)对切削用置氢TC4钛合金进行了静态和动态压缩实验，获得了不同温度和应变率下的应力一应变曲线。实验中应变率范围为0．001～15000S一，温度范围为293～973K。分析比较了合金流变应力对温度及应变率的敏感性。结果表明，置氢TC4钛合金具有较强的热软化效应，而应变率强化效应则相对较弱。随氢含量的增加，流变应力呈现先减小后增大的规

3、律，氢含量0．3％时，最大降幅达25％。根据流变应力的变化规律及相关切削理论，对实验中切削力及切削温度的变化情况进行了分析。最后基于Johnson-Cook本构模型，拟合了模型中的参数，其预测值与实验结果吻合较好。关键词：切削加工；流变行为；本构方程；置氢；钛合金中图分类号：V252；TGl46．4文献标识码：AAbstract：StaticanddynamiccompressionexperimentsofahydrogenatedtitaniumalloyTC4(Ti_6Al-4V)arecarriedoutbymeansofamaterialtestingmachineandasp

4、litHopkinsonpressurebar(SHPB)．Stress—straincurvesareobtainedoverthestrainratesrangefrom0．001S一1tO15000s一1andtemperaturesfrom293KtO973K．ThesensitivitiesoftheplasticflowstresstOstrainrateandtemperatureareanalyzed．Theexperimen—talresultsindicatethatallhydrogenatedtitaniumalloyTC4specimensexhibitadis

5、tinctheatsofteningeffect，butthatthestrainratehardeningeffectiscomparativelyweak．Inaddition，thestrainratehardeningeffectde—creasesasthetemperatureincreases．Theflowstressincreasesatfirstandthendecreasesgraduallywiththeincreaseofthehydrogencontent．Adding0．3％ofhydrogeninTC4allowsamaximumreductionof25

6、％inflowstress．Thechangeofexperimentalcuttingforceandcuttingtemperatureisanalyzedwiththeflowstressatelevatedtemperaturesintermsoftherelevantcuttingtheory．Finally，thecorrespondingJohnson-Cookcon—stitutiverelationisderived，andthepredictionresultsbasedonthecorrespondingmodelagreewellwiththeex-perimen

7、taldata．Keywords：cuttingmachining；flowbehavior；constitutiveequation；hydrogenation；titaniumalloysTC4(Ti一6AI一4V)钛合金因具有密度小、比强度高、耐高温、抗腐蚀等优点在航空航天领域有着广泛的应用[1]。出于减轻重量和保证强度的需要，航空用钛合金结构件大量采用薄壁件和桁架结构，通常90％以上的余量需要由切削加工方法来去除，加工量非常