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近年来,流变成形理论和方法作为一种在经典塑性成形理论和方法的基础上继承和发展起来的更具普遍意义的理论和方法,正在越来越广泛地为人们所认可和接受,并不断地应用到科学研究和生产实践中去,逐步地显示出它的强大生命力和应用远景。 本文以TC11钛合金压气机盘的实际生产为例,将钛合金在高温下视为一种粘塑性材料,对粘塑性材料的本构关系作了初步介绍,并对热流变成形过程进行了热力耦合和不可逆过程热力学分析。 本文对等温流变成形过程进行了数值模拟,其中包括等温度场、等效应变场、挤压力曲线、流动过程图和速度场等的数值模拟,并对模拟结果进行了分析。例如对成形过程等温度场的数值模拟的部分结果就验证了不可逆过程热力学分析的有关内容。考虑到TC11钛合金对成形温度和变形速率非常敏感,而它的成形温度范围较窄,受到加热规范的制约,因此,我们比较了成形温度一定、不同变形速率对模拟结果的影响,从而得出较理想的方案,优化了生产工艺。 本文对产品在流变成形过程中做了变形抗力实验,并同模拟结果中的挤压力曲线进行比较,尽管存在一定的误差,但验证了模拟结果的正确性。 此外,我们对TC11钛合金进行了高温蠕变实验。根据有关流变模型建立了积分型蠕变本构方程和微分型应力应变本构关系,并将由蠕变方程理论推导的结果与实验结果进行了误差分析。同时,利用蠕变实验数据,确定了粘塑性材料本构方程中表征粘性性质的材料常数γ〈φ(F)〉。 最后,本文对流变成形产品做了低倍流线、显微组织等实验,并进行了机械性能、热稳定性能等的检测。通过实验表明,用流变成形方法生产的产品,机械性能好,表面光洁美观,其低倍流线、化学成分等符合YJ0054技术要求。与其它工艺方法相比,减少了材料消耗,优化了机加工工序,降低了生产成本。