【摘要】：隨著航空、航天、艦船及能源工業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)件的尺寸日趨增大,形狀越來(lái)越復(fù)雜以及所用材料的強(qiáng)度不斷提高,給塑性成形帶來(lái)了新的挑戰(zhàn),突出地表現(xiàn)在設(shè)備的噸位不足與變形的不均勻性增加。其中,航空用大型結(jié)構(gòu)件主要采用高強(qiáng)鈦合金制成,常規(guī)成形方法成形載荷大、變形不均勻,鍛件組織和性能穩(wěn)定性差,因而開(kāi)展航空用大型構(gòu)件省力與近均勻成形研究成為提高航空飛機(jī)質(zhì)量和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。本文以某航空用Ti55531鈦合金大型盤(pán)類(lèi)構(gòu)件為研究對(duì)象,研究了兩種常規(guī)成形方法下鍛件變形機(jī)理及成形缺陷,在此基礎(chǔ)上提出了應(yīng)用中空分流成形工藝與軟包套工藝相結(jié)合的方法以實(shí)現(xiàn)模鍛省力與近均勻成形�；谠摮尚畏桨�,研究了中心孔直徑、軟包套工藝和各工藝參數(shù)對(duì)中空分流成形載荷和鍛件變形均勻性的影響規(guī)律,并得到鍛件成形的最優(yōu)工藝參數(shù)。論文的主要研究工作有以下幾點(diǎn):(1)采用Gleeble試驗(yàn)機(jī)對(duì)Ti55531鈦合金在溫度為730-880°C,應(yīng)變速率為0.001-1s~(-1)條件下進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn),得到不同變形狀態(tài)下的高溫流變應(yīng)力曲線。對(duì)熱壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,分別建立了Ti55531鈦合金在?(10)?兩相區(qū)和?單相區(qū)變形時(shí)的本構(gòu)模型,為后期數(shù)值模擬分析奠定了理論基礎(chǔ);(2)針對(duì)該大型盤(pán)類(lèi)構(gòu)件的材料特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究分析了一模兩火成形和預(yù)鍛+終鍛成形兩種常規(guī)鍛造成形方法下的鍛件變形機(jī)理,得出兩種常規(guī)鍛造方法存在成形載荷大和變形不均勻的缺陷,產(chǎn)生缺陷的原因在于鍛件尺寸大、材料變形抗力大以及鍛造工藝不合理等,基于分析結(jié)果提出了應(yīng)用中空分流成形工藝與軟包套工藝相結(jié)合的方法以實(shí)現(xiàn)模鍛省力與近均勻成形;(3)將中空分流成形工藝和軟包套工藝應(yīng)用于該大型盤(pán)類(lèi)構(gòu)件模鍛成形,研究了中空分流成形鍛件變形機(jī)理,分析了中心孔直徑、軟包套工藝及各工藝參數(shù)對(duì)中空分流成形載荷和鍛件變形均勻性的影響規(guī)律,得出中心孔直徑為Φ150mm、模具預(yù)熱溫度為350-450°C、摩擦系數(shù)為0.2-0.4、壓機(jī)速度為5mm/s時(shí)的成形載荷和鍛件變形均勻性具有良好的匹配關(guān)系。此時(shí)中空分流成形最大載荷為7.03萬(wàn)噸,鍛件有效變形區(qū)占比達(dá)到80%以上,且小變形區(qū)和大變形區(qū)主要分布在后續(xù)機(jī)加工可去除的內(nèi)孔和鍛件表面區(qū)域,可實(shí)現(xiàn)省力與近均勻成形;(4)將中空分流成形工藝及優(yōu)化后的工藝參數(shù)應(yīng)用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),生產(chǎn)結(jié)果表明,鍛件成形良好且組織和性能均能滿足使用要求。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V261.32
【圖文】：

圖 2.1 熱壓縮試驗(yàn)工藝Fig.2.1 Schematic illustration of hot deformation圖 2.2 熱壓縮試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2.2 Compression device diagram

圖 2.2 熱壓縮試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2.2 Compression device diagram金高溫流變行為驗(yàn)，獲得 Ti55531 鈦合金的真應(yīng)力-真應(yīng)變數(shù)，得到 Ti55531 鈦合金的高溫流變應(yīng)力曲線31 鈦合金熱壓縮變形過(guò)程中流動(dòng)應(yīng)力變化應(yīng)變的增加快速達(dá)到峰值，隨著變形程度的后趨于穩(wěn)定，并且穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力隨著變形溫看出，不同溫度區(qū)間，材料流變應(yīng)力變化形的初始階段，應(yīng)力急劇增大，迅速達(dá)到一步下降最后趨于穩(wěn)定狀態(tài)，曲線呈動(dòng)態(tài)再結(jié)到最大值后，隨著應(yīng)變的增加流變應(yīng)力基本態(tài)回復(fù)型。

2 Ti55531 鈦合金熱力學(xué)行為研究當(dāng)應(yīng)變速率較�。� ）時(shí)，流變應(yīng)力曲線的變化趨勢(shì)基本相同，兩相區(qū)有明顯的硬化-軟化現(xiàn)象，單相區(qū)先硬化，但應(yīng)力達(dá)到最大值后，呈現(xiàn)出流變穩(wěn)態(tài)。當(dāng)應(yīng)變速率較大（ ）時(shí)， 兩相區(qū)變形仍然是明顯的硬化-軟化現(xiàn)象，但是在 單相區(qū)變形時(shí)，應(yīng)力先達(dá)到峰值后下降，然后又上升，最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2759004