航空制造技術(shù)：TA32鈦合金板材的超塑脹形性能研究
2023-10-20【作 者】范榮磊;武永;吳迪鵬;邱佳陽;陳明和
【前 言】
鈦合金具有良好的高溫綜合性能，抗疲勞、抗氧化和耐腐蝕性能優(yōu)異，被廣泛用于制備航空航天、船舶等領(lǐng)域中的關(guān)鍵構(gòu)件 [1]。但由于鈦合金在室溫下存在成形抗力大、塑性差和回彈大等問題，常采用熱加工技術(shù)進(jìn)行制造。武永等 [2] 綜述了多種針對(duì)鈦合金薄壁構(gòu)件的熱成形工藝，其中超塑氣脹成形技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)工藝方法，具有成形效率高、適用性強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可將簡(jiǎn)單形狀坯料直接成形為整體復(fù)雜曲面零件。
本文通過開展高溫氣脹成形試驗(yàn)研究了 TA32 鈦合金板材的超塑脹形性能。設(shè)計(jì)了 4 種具有不同短長(zhǎng)軸比的橢圓模具以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)變路徑，板材的軋向（Rolling direction，RD）和橫向（Transverse direction，TD）分別與模具長(zhǎng)軸平行以研究變形各向異性。分析了脹形試樣頂點(diǎn)的應(yīng)變分量、壁厚和曲率半徑與脹形高度之間的定量關(guān)系?；诜顷P(guān)聯(lián)流動(dòng)法則下的 Barlat’89 屈服準(zhǔn)則對(duì) TA32 板材脹形過程中的等效應(yīng)力進(jìn)行了求解，并分析了不同應(yīng)變路徑下試樣頂點(diǎn)處的等效應(yīng)力 – 應(yīng)變曲線和等效應(yīng)變速率。
【結(jié) 論】
（1）TA32 鈦合金板材的超塑氣脹成形性能表現(xiàn)出強(qiáng)烈的應(yīng)變路徑依賴性。當(dāng)應(yīng)變路徑從等雙軸拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)榻矫鎽?yīng)變時(shí)，板材極限脹形高度減小，峰值應(yīng)力增加，延伸率降低，成形性能下降。
（2）TA32 鈦合金板材在超塑成形條件下表現(xiàn)出顯著的各向異性行為。當(dāng)板材 RD 平行于第一主應(yīng)變方向時(shí)，材料具有更低的峰值應(yīng)力和更高的塑性，表現(xiàn)出更好的成形性。
以下是正文：
