TC18钛合金模锻件低倍组织分层机理及预测

TC18钛合金模锻件低倍组织显现出分层现象。通过热模拟试验,利用金相统计并结合微拉伸、SEM等手段,分析对比了近表层表现出的“冷模组织”及近中心层的网篮组织的显微特点及力学性能,探讨了经β锻造及热处理后TC18模锻件由表及里显现出的低倍组织分层机理,提出了低倍分层出现的工艺条件判据并建立了预测模型。结果表明:经单相区加热后,锻件表层变形温度降低(处于双相区)且变形程度小,这使得变形前粗大晶粒的破碎程度降低,难以形成网篮组织,而以“冷模组织”的特征存在,导致了明显的分层现象。特别是“冷模组织”对应的伸长率明显降低,难以达标。随着变形温度(t)的降低,获得网篮组织的临界应变量(εf)增大,根据热模拟试验的系统数据对εf与t之间的关系进行量化表达;以εf为判据,通过二次开发建立了有限元子程序,实现了锻件低倍组织分层的可视化预测。

钛合金框锻件热锻过程中低倍组织分层及模具磨损行为的数值分析

TC18钛合金锻件低倍组织出现分层现象。较亮的低倍组织具有较低的性能,通常被称为冷模组织。降低冷却速度可能会减少冷模组织的产生,但也可能加剧模具磨损。通过模拟和实验研究了TC18钛合金框锻件热锻过程低倍组织分层、模具磨损与工艺参数间的关系。通过二次开发将冷模组织和磨损深度预测模型导入DEFORM软件。利用开发后的软件模拟了钛合金框锻件连续锻造生产过程,研究了冷模组织和磨损特性。利用响应面法和优化参数,讨论了不同参数下模具磨损与冷模组织厚度间的关系。结果表明:钛合金锻件冷模组织含量主要受接触条件的影响,而锻模磨损深度主要受模具预热温度的影响。应用玻璃纤维润滑剂能在不显著增加磨损深度的前提下实现锻件冷模缺陷组织含量的有效降低。