TC6本构关系及叶片微观组织模拟研究
叶片是航空发动机中的一类重要零件，它在航空发动机中起着能量转换的关键作用。叶片的精锻成形过程影响着叶片力学性能的变化，其内部的微观组织也会经历一系列变化，而微观组织的变化又影响材料的宏观变形行为。因此对叶片的成形过程进行变形—传热—微观组织演变耦合数值模拟，研究变形工艺参数对其组织的影响，对获得理想的锻件性能有重要作用。本文对某型号发动机的TC6合金叶片精锻过程的成形规律及微观组织演变通过三维有限元数值模拟进行了分析研究。研究结果对叶片成形工艺的发展具有一定的理论意义和实用价值。本文研究的主要内容如下：
(1)通过热模拟压缩实验，研究了热变形工艺参数对TC6钛合金流动应力和微观组织的影响，研究结果表明应变速率影响着材料的再结晶程度，从而使晶粒的细化程度也受到影响。并且流变应力随着应变速率的增大而增大，变形温度影响着初生 相含量及平均晶粒尺寸，而且流变应力随着温度的升高而降低。变形程度的增加，能够使TC6钛合金的晶粒尺寸得到细化。
(2)通过实验数据建立了TC6钛合金在热变形过程中的本构方程及动态再结晶微观组织方程，并对其进行了验证，实验值与模型计算值的平均误差小于16.1％。
(3)以DEFORM-3D为平台，利用Absoft-Pro-Fortran语言将建立的TC6合金微观组织演变模型添加到其用户子程序中，使其具有微观组织演变预测功能。通过二次开发后的软件对圆柱体镦粗变形过程进行了数值模拟，并将模拟结果与实验结果进行了对比，验证了二次开发后软件的可靠性。
(4)用二次开发后的DEFORM软件，对TC6钛合金叶片的精锻过程进行了模拟，获得了在不同变形条件下，叶片在制坯—预锻—终锻各个工步下锻件的成形效果及微观组织的分布规律。并通过对模拟结果的分析，将TC6叶片成型过程的参数进行了优化，从而得到了较合理的成型工艺参数。
- 作者：
- 李晔
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 齐广霞
- 中图分类号：
- V232.4；TG113.11
- 关键词：
- 航空发动机；叶片；精锻成形；TC6本构关系；微观组织；有限元模拟
- TC6 titanium alloy；Constitutive equation；Microstructure model；Blade；Numerical simulation