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IMI 834 钛合金的热变形行为及有限元模拟
Hot DeformationBehaviorand Finite ElementSimulationof IMI 834 TitaniumAlloy
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- DOI:
- 作者:
- 杨草 1,2,刘浪 2,张林嘉 1,3,景春红 1,4,唐斌 1
YANG Cao1,2,LIU Lang2,ZHANG Linjia1,3,JING Chunhong1,4,TANG Bin1
- 作者单位:
- 1. 西北工业大学 材料学院,陕西 西安 710072;2. 中国航发贵州黎阳航空发动机有限公司,贵州 贵阳 550014;3. 海装广 州局驻贵阳地区军事代表室,贵州 贵阳 550000;4. 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司,四川 德阳 618000
1. School of Materials Science and Engineering, Northwest Polytechnical University, Xi'an 710072,China; 2. AECC Guizhou Liyang Aero Engine Co., Ltd., Guiyang 550014,China; 3. Guiyang Military Representative Office of Guangzhou Bureau of Naval Armament Department, Guiyang 550000,China; 4. China National Erzhong Group Deyang Wanhang Die Forging Co., Ltd., Dengyang 618000,China
- 关键词:
- 单向压缩;有限元模拟;动态再结晶;织构
unidirectional compression; finite element simulation; dynamic recrystallization; texture
- 摘要:
- IMI 834 钛合金是一种具有优异综合性能的近 α 型钛合金, 是航空发动机用耐 550~600 ℃高温钛合金,在航空 航 天 领 域 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 。 然而 IMI 834 合金 由 于 α+β 两相 区 狭 窄 ,导致 合 金 锻 造 成 型窗 口 小 ,因此 合金组 织 性 能 对 锻 造 工 艺 参 数 敏 感 。 但目 前 针 对 IMI 834 合金 在 高 温 变 形 过 程 中 的 组 织 演 化 机 制 尚 缺 乏 系 统 研 究 。因此 , 本研 究 以 IMI 834 钛合 金 为 研 究 对 象 , 通过 有 限 元 模 拟 结 合 等 温 单 向 压 缩 实 验 , 系统 研 究 了 不 同 变 形 温度 (990、1000 和 1010 ℃)下合金的显微组织与织构的演变规律。 实验采用直径为 100 mm 的圆柱试样,在 50%变形量和 3mm/s 下压速率条件下进行单向热压缩。 有限元模拟表明,在不同温度下,试样应变分布基本一致,应变梯度主要存在于外表层与心部之间,温度差异主要存在于心部与上下端面之间。 这一应变和温度分布特征与实验观察到的组织差异具有明确对应关系:心部与外表层组织之间的显著差异,可归因于应变梯度所引发的不均匀变形,以及温度分布差异所导致的动态再结晶行为变化共同作用的结果。 对压缩后样品不同区域的组织进行表征,结果表明,随着温度升高,初生 α 相含量逐渐减少,球化程度增加,试样从以动态回复为主逐渐转变为动态再结晶为主导,织构强度先增后减,组织均匀性提高。IMI 834 titanium alloy is a near-alpha titanium alloy known for its excellent comprehensive properties. It serves as a high-temperature titanium alloy capable of withstanding temperatures between 550 ℃ and 600 ℃,making it suitable for use in aeroengines and offering broad application prospects in the aerospace field. However, owing to its narrow α+β two-phase region, the IMI 834 alloy has a limited forging process window, which results in a high sensitivity of its microstructure and properties to the forging parameters. Nevertheless, systematic studies on the evolution mechanisms of the microstructure and texture of IMI 834 alloys during high-temperature deformation are still lacking. Therefore, the evolution of the microstructure and texture of IMI 834 titanium alloys was systematically investigated at different deformation temperatures (990, 1 000 and 1 010 ℃ )through finite element simulations combined with isothermal unidirectional compression experiments. Cylindrical samples with a diameter of 100 mm were subjected to unidirectional hot compression under conditions of 50% deformation and a strain rate of 3 mm/s. Finite element simulations reveal that the strain distribution across the samples remained largely consistent at different temperatures, with strain gradients










