本文關鍵詞：Ti6242鈦合金閃光焊過程中高溫變形行為及有限元模擬

  更多相關文章： Ti6242鈦合金 應力應變曲線 加工圖 溫度場 應力場 晶粒長大模型

【摘要】：本文研究了Ti6242鈦合金高溫變形行為、利用有限元模擬軟件模擬了閃光焊接過程中焊件的溫度場及應力場、在有限元模擬溫度場的基礎上,根據等溫加熱過程中β晶粒長大模型,求解閃光焊過程中熱影響區(qū)晶粒長大方程、最后比較不同工藝條件下試樣的拉伸強度和沖擊吸收功確定最佳焊接工藝。利用Gleeble-3800對Ti6242鈦合金進行熱模擬壓縮試驗。研究了壓縮量為60%、應變速率分別為0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1、10 s-1,變形溫度分別是900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃條件下試樣的熱變形行為。分析變形速率及溫度對材料組織的影響。根據實驗參數(shù)得出Ti6242鈦合金本構方程,繪制Ti6242鈦合金真應力—應變曲線,基于動態(tài)材料模型建立熱加工圖。結果表明:流變應力受變形溫度和應變速率的影響顯著,隨著變形溫度的升高而下降,隨著應變速率的增加而升高,變形激活能Q=453.742761 KJ/mol,最佳熱加工工藝為變形溫度為1000℃應變速率為0.1 s-1。利用有限元模擬軟件ansys模擬閃光焊接過程中試樣的溫度場及應力場。比較三種不同的加載熱源的方法所得到的溫度場,其中多步載荷加載端面溫度的方法所得到的結果與實際情況較相似。再以溫度場所得結果為載荷施加壓強得到頂鍛過程中的應力場。利用熱模擬壓縮實驗得到的金相組織和閃光焊試樣的金相組織進行對比,驗證有限元模擬的可行性。根據有限元模擬的溫度曲線,結合焊接熱循環(huán)曲線數(shù)學模型的研究成果得到Ti6242鈦合金在閃光焊熱影響區(qū)晶粒長大模型。首先,研究Ti6242鈦合金在1000℃,1050℃,1100℃,1150℃溫度下加熱10min,20min,30min,60mi n后β晶粒的長大情況。結果表明:隨著溫度的升高,時間的增加,晶粒也隨著長大,等溫長大曲線近似拋物線形。由實驗數(shù)據可以算出Ti6242鈦合金的晶粒長大指數(shù)n=0.28,、晶粒長大激活能為153.81KJ/mol、晶粒長大模型為:D=e17.77t0.28exp(-153810/RT)。得到焊縫熱影響區(qū)晶粒長大的模型為:根據熱模擬過程中得到的最佳變形工藝設定閃光焊過程中的頂鍛速率,制定在不同閃光電流及頂端力條件下的焊接工藝。觀察在不同電流和頂鍛力下試樣的顯微組織,比較抗拉強度和沖擊吸收功確定最佳焊接工藝。
【關鍵詞】：Ti6242鈦合金 應力應變曲線 加工圖 溫度場 應力場 晶粒長大模型
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.19
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 鈦合金的概述、分類及國內外發(fā)展現(xiàn)狀8-11
• 1.1.1 鈦合金的概述8-9
• 1.1.2 鈦合金的分類9-10
• 1.1.3 國內外發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2 閃光焊技術11-13
• 1.2.1 閃光對焊的原理12
• 1.2.2 閃光過程分析12-13
• 1.2.3 鈦合金閃焊接中存在的主要問題13
• 1.3 材料的高溫變形行為研究13-17
• 1.3.1 動態(tài)回復與動態(tài)再結晶14-16
• 1.3.2 材料的高溫流變行為16
• 1.3.3 加工圖16-17
• 1.4 有限元模擬技術17-18
• 1.5 TI6242鈦合金閃光焊熱影響區(qū)晶粒長大模型的研究18
• 1.6 研究的目的及主要內容18-20
• 第二章 TI6242鈦合金高溫變形行為研究20-30
• 2.1.實驗材料及實驗方案20
• 2.2.實驗結果與分析20-29
• 2.2.1 Ti6242合金的真應力—應變曲線20-21
• 2.2.2 Ti6242鈦合金的本構方程21-24
• 2.2.3 Ti6242鈦合金的熱加工圖24-26
• 2.2.4 Ti6242鈦合金的組織變化26-29
• 2.3 本章小結29-30
• 第三章 閃光焊溫度場及應力場有限元模擬30-48
• 3.1 焊接溫度場的計算原理30-34
• 3.2 利用 ANSYS 進行有限元模擬34-35
• 3.2.1 有限元模擬的特點34-35
• 3.2.2 利用 ansys 進行有限元模擬的步驟35
• 3.3 利用有限元軟件模擬焊接溫度場35-38
• 3.3.1 建立有限元模型35-36
• 3.3.2 材料物性參數(shù)的選取36-37
• 3.3.3 邊界條件37
• 3.3.4 加載和求解37-38
• 3.4 閃光焊接應力場模擬38-45
• 3.4.1 熱彈塑性分析的理論基礎39-40
• 3.4.2 熱彈塑性理論在有限元中的應用40-41
• 3.4.3 焊接應力場的計算結果與分析41-45
• 3.5 金相組織驗證45-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 TI6242鈦合金閃光焊熱影響區(qū)晶粒長大模型研究48-56
• 4.1 實驗材料及實驗方案48-49
• 4.2 實驗結果與分析49-51
• 4.3 焊接熱影響區(qū)晶粒長大模型51-54
• 4.3.1 閃光焊焊接熱循環(huán)曲線方程的建立52-54
• 4.3.2 閃光焊熱影響區(qū)晶粒長大方程的建立54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 閃光焊接頭金相組織、性能和工藝關系的研究56-64
• 5.1 試驗方案設計56-57
• 5.1.1 閃光對焊的工藝流程56
• 5.1.2 影響焊接接頭性能的工藝參數(shù)56-57
• 5.2 試驗材料及實驗設備57-59
• 5.2.1 實驗材料57
• 5.2.2 實驗設備57-58
• 5.2.3 試驗過程58-59
• 5.3 實驗結果與分析59-63
• 5.3.1 焊接接頭金相組織觀察59-61
• 5.3.4 焊接試樣的拉伸試驗61-62
• 5.3.5 焊接接頭的沖擊實驗62-63
• 5.4 本章小結63-64
• 結論64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄70-72

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