本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金薄壁件退火變形數(shù)值模擬及試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TC4鈦合金廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,常以退火狀態(tài)作為最終使用狀態(tài),然而鈦合金由于彈性模量低,鈦合金結(jié)構(gòu)件初始應(yīng)力復(fù)雜,在退火過程中產(chǎn)生較大變形。為控制TC4鈦合金在熱處理過程中的變形,本文采用數(shù)值模擬和試驗結(jié)合的方法對TC4鈦合金退火變形及其控制進行研究。通過研究鈦合金退火變形規(guī)律,結(jié)合工藝參數(shù)對鈦合金退火變形及熱校形的影響,以退火后變形最小化為目標,對鈦合金退火工藝參數(shù)和熱處理夾具進行優(yōu)化,從而控制鈦合金薄壁件退火變形。首先,本文采用MSC.marc分別建立了熱粘塑性和熱彈塑性鈦合金退火模型,模擬TC4鈦合金退火過程,并試驗驗證。研究結(jié)果表明,蠕變是預(yù)測變形準確性的關(guān)鍵因素,熱粘塑性模型預(yù)測薄板退火變形更加準確,誤差小于10%。殘余應(yīng)力是薄板發(fā)生整體變形的根本原因,殘余應(yīng)力在蠕變作用下產(chǎn)生的蠕變應(yīng)變及彈性應(yīng)變是退火變形的直接原因。殘余應(yīng)力以彈性應(yīng)變的形式釋放,在降低時存在滯后現(xiàn)象。其次,研究了不同退火溫度對鈦合金力學(xué)性能的影響,確定了退火溫度范圍;在模型優(yōu)化的基礎(chǔ)上,采用數(shù)值模擬研究了不同退火溫度、保溫時間、加熱速度和冷卻速度對薄板退火變形的影響,并得到試驗驗證。結(jié)果表明,鈦合金在所選退火溫度范圍內(nèi)經(jīng)退火后的強度比未經(jīng)退火的均有提高,斷后伸長率差別不大。隨著退火溫度升高,蠕變速率增加,退火變形量增大;隨著保溫時間延長及加熱速度、冷卻速度降低,蠕變時間延長,退火變形量增加。最后,研究了工藝參數(shù)對鈦合金薄板熱校形的影響,同時分析了重力對退火變形的影響。結(jié)果表明,隨著退火溫度升高,熱校形最終變形量越大,熱校形效果越好,并且最終變形量增長速率隨著溫度升高而先增加后降低,保溫時間延長、加熱速度降低和冷卻速度降低也導(dǎo)致熱校形最終變形量的增加。重力及夾具對鈦合金退火變形影響顯著,夾具形式影響著熱處理過程中重力的影響效果,決定零件最終變形。在薄板熱校形及退火變形的研究基礎(chǔ)上,結(jié)合T形件簡支撐退火變形規(guī)律,對退火工藝參數(shù)及熱處理夾具進行優(yōu)化,優(yōu)化后T形件退火變形在±0.06mm范圍內(nèi),絕對變形小于0.08mm,針對初始變形分別為0.025mm和0.250mm的T形件,夾具均可有效控制熱處理變形。
【關(guān)鍵詞】：退火 變形 殘余應(yīng)力 鈦合金 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 熱處理變形簡介及研究現(xiàn)狀12-16
• 1.1.1 熱處理變形概述12-13
• 1.1.2 熱處理變形研究現(xiàn)狀13-14
• 1.1.3 熱處理變形數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-15
• 1.1.4 退火熱處理的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2 殘余應(yīng)力對熱處理變形的影響16-18
• 1.2.1 殘余應(yīng)力簡介16
• 1.2.2 殘余應(yīng)力對熱處理變形影響的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 鈦合金及其熱處理18-19
• 1.3.1 鈦合金的發(fā)展及應(yīng)用18
• 1.3.2 鈦合金的熱處理18-19
• 1.3.3 鈦合金熱處理變形研究現(xiàn)狀19
• 1.4 本文的研究目的及主要內(nèi)容19-22
• 1.4.1 研究目的19-20
• 1.4.2 研究內(nèi)容20
• 1.4.3 研究路線20-22
• 第二章 試驗材料及方法22-33
• 2.1 試驗材料22
• 2.2 鈦合金退火熱處理實驗22-25
• 2.2.1 鈦合金薄板退火熱處理實驗23-24
• 2.2.2 鈦合金薄板熱校形實驗24-25
• 2.2.3 鈦合金T形薄壁件熱處理實驗25
• 2.2.4 退火處理對鈦合金力學(xué)性能的影響25
• 2.3 形狀測試及力學(xué)性能測試25-28
• 2.3.1 形狀測試25-27
• 2.3.2 力學(xué)性能測試27-28
• 2.4 有限元分析28-31
• 2.4.1 模型建立28-31
• 2.4.2 模型優(yōu)化31
• 2.4.3 工藝參數(shù)的影響31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章TC4 鈦合金薄板退火變形的有限元模型優(yōu)化33-47
• 3.1 模型建立33-34
• 3.1.1 溫度邊界條件33
• 3.1.2 模型設(shè)置33-34
• 3.2 模擬結(jié)果分析34-44
• 3.2.1 溫度場分析34
• 3.2.2 應(yīng)變場分析34-37
• 3.2.3 應(yīng)力場分析37-39
• 3.2.4 變形分析39-44
• 3.2.5 模型對比分析44
• 3.3 實驗驗證及模型優(yōu)化44-46
• 3.3.1 實驗結(jié)果44-45
• 3.3.2 模擬結(jié)果和實驗結(jié)果對比分析45-46
• 3.3.3 模型優(yōu)化46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 工藝參數(shù)對TC4 鈦合金薄板退火變形的影響規(guī)律研究47-65
• 4.1 退火溫度的影響47-53
• 4.1.1 退火溫度的選擇47-48
• 4.1.2 有限元分析48-52
• 4.1.3 實驗驗證52-53
• 4.1.4 結(jié)果分析53
• 4.2 保溫時間的影響53-57
• 4.2.1 有限元分析53-56
• 4.2.2 實驗驗證及分析56-57
• 4.3 加熱速度及冷卻速度的影響57-64
• 4.3.1 加熱速度對退火變形影響的有限元分析57-61
• 4.3.2 冷卻速度對退火變形影響的有限元分析61-64
• 4.3.3 實驗驗證64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章TC4 鈦合金薄壁件退火工藝參數(shù)優(yōu)化及變形控制65-81
• 5.1 鈦合金薄板熱校形試驗研究65-69
• 5.1.1 夾具設(shè)計65
• 5.1.2 熱校形實驗及結(jié)果65-68
• 5.1.3 結(jié)果分析68-69
• 5.2 重力對鈦合金退火變形的影響69-76
• 5.2.1 放置方式對薄板退火變形的影響69-71
• 5.2.2 T形件退火變形分析71-74
• 5.2.3 重力對退火變形及熱校形影響分析74-76
• 5.3 鈦合金T形件夾具設(shè)計、工藝參數(shù)優(yōu)化及變形控制76-79
• 5.3.1 T形件熱處理夾具設(shè)計76-77
• 5.3.2 工藝參數(shù)優(yōu)化77
• 5.3.3 T形件熱處理變形控制77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-84
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-84
• 參考文獻84-89
• 致謝89-90
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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1 王偉;TC4鈦合金薄壁件退火變形數(shù)值模擬及試驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金薄壁件退火變形數(shù)值模擬及試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：350658