论文部分内容阅读
TA15合金是一种在航空领域应用比较广泛的高铝当量近α型钛合金,其相变点为990±5℃。这种合金不仅力学特性优异,而且具有良好的加工特性和焊接性能。为了能够延长锻件工作寿命,提高整体结构效益,在新型飞机设计与制造中,更多地选用了许多大型整体钛锻件,因此锻造厂提出了钛合金大规格棒材的需求,用料规格达Φ300 mm～Φ350 mm。TA15大规格材（Φ300～350 mm）量产以来,暴露出组织均匀性差、500℃拉伸性能偏低等问题。本文采用等温压缩试验方法,利用Gleeble 3800热模拟试验机获得了变形温度为850℃,900℃,950℃,1050,1100℃,1150℃,应变速率为0.01 s-1,0.1 s-1,1.0s-1,10 s-1,应变量为60%的真应力-应变曲线。分析了热变形参数对TA15钛合金塑性变形过程中流变应力和微观组织的影响,并结合真应力-应变曲线,建立了本构关系和热加工图,为工艺改进提供了理论依据。主要研究结果如下:（1）当应变速率一定时,TA15钛合金的流变应力和变形温度呈现负相关,温度升高时,流变应力减小;当变形温度一定时,TA15钛合金的流变应力和变形速率呈正相关,变形速率增大,流变应力也随之增大。另外,TA15钛合金在850℃和950℃两相区热变形时,随着应变速率的降低,材料的流变应力曲线会趋于平缓,变形过程中的动态回复软化机制相对加强。在1050℃和1150℃单相区热变形,流变应力对应变速率的敏感度降低,流变应力相对比较平缓。（2）通过分析变形参数和微观组织间的关系,得出:TA15钛合金在相变点以下变形,随着变形温度的升高,α相含量逐渐减少。850℃与950℃变形相比,温度降低,等轴的初生α相的含量增加。1050℃与1150℃变形相比,温度降低,原始β晶粒尺寸减小,变形态的β晶粒尺寸长宽比增加。850℃变形时,不同的应变速率对组织影响较小。相变点以上变形时,随着温度的升高回复和再结晶程度增加。应变速率除了对α相含量产生影响,对初生α相的形态也产生影响。随应变速率的降低,初生α相的等轴化程度增加。在0.01s-1应变速率下,初生α相的等轴化程度最高。但是对含量和尺寸大小影响相对较小。（3）基于动态材料模型（DMM）,建立了TA15钛合金热加工图,可以看出,TA15钛合金在热变形过程中存在2个非稳定区域:一个是1075℃<T<1150℃且（?）>2 s-1的区域,另一个是T<975℃且0.014 s-1<（?）<2.72 s-1的区域。（4）本文采用Arrhenius双曲正弦模型建立了TA15钛合金热变形的本构关系:α+β相区的本构关系:（?）=e58.18898121[sinh（0.00932σ）]3.7198exp（-588.7455857/RT）β相区的本构关系:（?）=e13.32762[sinh（0.03959σ）]2.78563exp（-176.1834606/RT）（5）通过工艺优化,研制出了组织均匀、性能优良的Ф300 mm～Ф350 mm TA15合金棒材,实物质量不低于国外同类产品,满足了航空部门的需求。