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        鈦板采取模擬技術作為研發手段提高經濟效益!

        • 發布時間:2021-08-24
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        鈦板通常需要在單相區或兩相區進行熱加工,以獲得具有一定組織和性能的產品。熱加工參數的選擇對鈦板的可加工性和顯微組織有重要影響。近年來,我國對鈦板熱加工的研究日益增多,特別是熱模擬技術和數值模擬技術在鈦板熱變形機理和微觀組織演變規律方面的應用。許多學者利用熱/力學模擬試驗機對不同類型的鈦板進行了熱壓縮變形實驗,得到了材料的流變應力曲線,即應力-應變關系。流變應力曲線反映了流變應力與變形工藝參數之間的內在關系,也是材料內部結構變化的宏觀表現。徐文臣等人在熱模擬機上進行了恒應變率壓縮變形試驗,研究了TA15鈦板的動態熱變形行為,計算了材料的變形活化能Q,觀察了熱變形組織。動態再結晶是相區的主要軟化機制,而動態回復是相區的主要軟化機制。

        與傳統的工藝試錯法相比,采用仿真技術作為研發手段,可以縮短開發周期,降低生產成本,優化生產工藝,從而提高生產效率,增加經濟效益。但由于鈦板價格高、生產周期長,其生產工藝的研究迫切需要仿真技術為其開辟捷徑,克服熱加工溫度范圍窄、工藝、結構和性能之間關系復雜多樣等問題。由于數值模擬技術使鈦板的熱加工過程在計算機上重現,企業生產和科研人員利用該技術研究理想工藝參數與相應組織和力學性能之間的關系,從而優化當前生產工藝,降低新產品、新工藝、新材料的開發成本。邵暉等人研究了兩相區層狀結構TC21鈦板鍛造過程中相的演變。利用DEFORM軟件模擬分析了鍛造過程中溫度場和應變場的變化,定量分析了相的形貌。費雷特比越小,形貌越趨于球化。結果表明,應變場和溫度場影響片狀相的演化。在低應變條件下,鍛材邊緣溫度迅速下降,再結晶充分,鍛材中心溫度較高。

        鈦板微觀結構的多樣性與鈦板的多工序生產工藝和各工序的多樣性有著規律性的關系。這種復雜的聯系決定了用傳統方法很難預測和控制鈦板的組織和性能。近年來,隨著計算機和數值模擬技術的發展,微觀組織的數值模擬方法已成為獲得熱成形工件主要工藝參數與宏微觀組織之間定量關系的有力工具。利用數值模擬技術再現微觀結構的演化過程,不僅可以加深對微觀結構變化機理的理解,促進現有理論的發展,還可以改善材料的微觀結構,優化材料的制備工藝,從而獲得預期的材料力學性能。

        國內外利用熱模擬技術和數值模擬技術對鈦板的熱變形機理和微觀組織演變進行了大量的研究工作,獲得了力學和能量參數、工藝參數與微觀組織之間關系的結果,可以優化生產工藝,提高產品質量。但由于材料性能數據不準確,邊界條件和摩擦參數難以貼近實際,宏觀變量的研究不涉及微觀結構的變化,


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