论文部分内容阅读
钛及钛合金因具有较强的耐腐蚀性、耐磨性、较高的比强度等优良性能而广泛用于不同的工业领域，由于加工过程中变形温度范围宽、成形载荷力较大，钛合金容易产生晶粒粗化、局部过热等问题。为了识别钛合金在不同变形条件下的组织和成形性能，提高生产效率和产品质量，有必要对钛合金内禀性进行分析。本文以Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的本构关系和加工图为研究目标，探索不同相区内对应的流变应力与变形温度、应变速率及应变之间的依赖关系，观察不同变形条件下的微观组织，得到跨相区的本构方程和最优工艺参数组合，为 Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的实际加工提供有力参考。在 Gleeble-3500热模拟机进行热压缩实验，变形温度1023-1323K，应变速率0.01-10s-1，压缩量60％，得到真应力-应变曲线，分析流变应力随变形温度和应变速率的变化规律。基于实验数据，设计正交实验区别不同变形参数对应力的影响，选择唯象型（Arrhenius）和智能算法（BP-ANN）两种本构模型跨相区建立 Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的本构关系，比较两者的预测结果，再根据建立的 BP-ANN本构模型扩充实验条件之外的应力数据，用有限元模拟验证扩展数据。选取应变0.1、0.3、0.5、0.7，作出各应变条件下的热加工图，分析失稳区和安全区的微观组织演变，确定最佳工艺参数组合。最后选取应变0.6，作出实验数据和 BP-ANN本构模型的扩展数据对应的加工图，再次验证扩展数据。 本研究主要内容包括：①对Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金进行热压缩实验，获取应力应变数据，建立正交试验分析各变形参数对应力的影响顺序。②采用Arrhenius本构方程，通过多元线性回归及多项式拟合，跨相区描述Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的本构关系，预测不同变形条件下的流变应力。③采用BP-ANN人工神经网络本构模型，利用改进的 trainbr算法来建立 Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的本构方程，将预测结果与 Arrhenius本构方程进行比较，证明BP-ANN具有更高的精度和更强的预测能力，再根据建立好的BP-ANN本构模型扩展实验数据，用有限元模拟验证扩展数据，再采用一种新型的经验公式描述峰值应力之前的应力变化规律。④基于动态材料模型（DMM）的加工图理论，针对试验数据、BP-ANN预测数据和扩展数据，绘制不同应变条件下的热加工图，描述加工失稳区与安全区的微观组织。