钛合金大型复杂构件等温局部加载近β锻造组织控制研究进展-论文.pdf

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1、航空材料学报2014Vo1．342014年第34卷第4期第72—82页JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSNo．4PP．72—82钛合金大型复杂构件等温局部加载近13锻造组织控制研究进展杨合，孙志超，樊晓光，高鹏飞，武J(西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室，西安710072)摘要：高性能钛合金大型复杂构件精确塑性成形是航空航天高端装备实现大运力、低能耗、长寿命的必然选择，然而，面临如何提高成形制造能力和如何实现成形成性一体化控制的挑战。等温局部加载近p锻造为该类构件的成形提供了一种先进的工艺途径。由于成形过程的特殊性、构件结构

2、的复杂性以及钛合金组织对成形方式与条件的敏感性，使得如何实现微观组织控制并获得性能优异的三态组织成为该成形技术研究发展与应用迫切需要解决的关键问题和基础性难题。从钛合金等温局部加载多道次成形组织演化机制、不同加载区和过渡区组织均匀性控制和三态组织形成及等温局部加载参数优化进行分析并给出了最新的研究进展。关键词：钛合金；大型复杂构件；等温局部加载；近B锻造；组织控制doi：10．11868／j．issn．1005—5053．2014．4．007中图分类号：TG319；V252．2文献标识码：A文章编号：1005-5053(2014)04·0072—11航空航天

3、等高端装备的发展，要求实现大运力、和剩余的B转变组织构成)的有效方法，即通过近p低能耗、长寿命，这就要求其关键承力构件采用轻质锻造+高低温强韧化热处理来获得。三态组织集等高强的难变形材料(如钛合金)和复杂的难成形结轴和片层组织的性能优势于一身，能在不降低塑性、构(高筋薄腹板、大型整体、大小尺寸极端结合)，如不丧失热稳定性的条件下，显著提高材料的高温性钛合金大型复杂构件；同时因其服役环境恶劣，对该能、低周疲劳性能和断裂韧度，在改善性能的同时提类构件力学性能要求十分苛刻，既要求好的室温塑高使用温度，是一种能使构件满足优异的综合力学性和热稳定性，又要求好的强度、高

4、温性能(持久、性能匹配要求的组织。蠕变)、断裂韧度、疲劳性能和抗裂纹扩展能力¨。结合后续高低温强韧化热处理的等温局部加然而，该类钛合金大型复杂构件的精确塑性成形，面载近B锻造工艺为高性能钛合金大型复杂构件成临着如何提高成形制造能力和如何实现成形成性一形提供了一种先进的途径。然而，等温局部加载体化控制两大挑战性难题。是多模具、多参数、多场耦合作用下的多道次不均等温局部加载，即在等温条件下通过多道次匀变形，锻造温度高、锻造区间窄；存在先、后加载变换加载位置，对坯料不同局部区域施加载荷，再通区及变形过渡区，各区域经历不同的热循环过程过不断协调和累积局部变形，并控制

5、不均匀变形与且存在高温空烧现象。由于成形过程的特殊性、组织性能，最终实现整个构件的整体成形(图1)，为构件结构的复杂性以及钛合金组织对成形方式与提高钛合金大型复杂构件成形能力，实现高性能轻条件的敏感性，使得该过程中材料的热变形行为量化成形成性一体化制造提供了重要途径。另一方和组织演化极其复杂，控制难；容易使构件不同部面，周义刚等提出一种获得三态组织(由约含位组织呈现多样性，进而导致构件性能多样化。20％的等轴0l相、50％～60％网篮交织的片层相因此，如何实现微观组织控制并获得性能优异的三态组织成为制约该成形技术发展与应用的瓶收稿日期：2014~4．08；修

6、订日期：2014—05—19颈]。为突破这一瓶颈，需要解决钛合金等温局基金项目：国家973计划项目(2010CB731701)；国家自然科部加载多道次成形组织演化机制、不同加载区和学基金项目(50935007，51275560)过渡区组织均匀性控制和三态组织形成及等温局作者简介：杨合(1962一)，男，博士，教授，主要从事难变形材料高性能复杂构件精确塑性成形理论与技术方面的研究，部加载参数优化等技术难题。(E-mail)yanghe@nwpu．edu．ca。为此，研究工作围绕钛合金等温局部加载近B80航空材料学报第34卷表1TA15钛合金隔框样件性能Tabl

7、e1MechanicalpropertiesofTA15bulkhead近B锻造工艺为实现钛合金大型复杂构件成形成2001，3(5)：61—65．)性一体化制造提供了一种有效的工艺途径，而等温[4]SUNZC．YANGH．Microstructureandmechanicalprop—ertiesofTA15titaniumalloyundermulti-steplocalloading局部加载多道次、多参数和复杂的不均匀变形引发forming[J]．MaterialScienceandEngineering：A，2009，的组织控制难题是制约该技术应用和发

8、展的瓶颈。523：184—192．本工作从等温局部加