论文部分内容阅读
本文采用置氢处理的方法对钛合金激光焊接接头超塑性变形过程中的均匀性问题展开系统研究。通过高温拉伸实验方法研究了置氢激光焊接接头超塑性变形行为,讨论变形工艺对力学行为以及焊接接头超塑性变形均匀性的影响,主要研究结果如下:置氢处理可以改善TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形组织状态,提高焊接接头超塑变形组织均匀性;置氢TC4激光焊接接头可以承受高温超塑性变形而不破坏;置氢TC4激光焊板具有良好的超塑性变形为,在置氢量0.291%-1.299%,在本次高温拉试验中,试样峰值流变应力低于80MPA,最低可达20MPA。在含氢量0.291%,变形温度920℃,应变速率10-4S-1时,试样峰值流变应力20.7MPA,焊板延伸率达到312%;在相同变形温度以及变形速率下,随着置氢量的升高,材料应力应变曲线上移;激光焊板峰值流变应力随含氢量的增大而增大,随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;试样的延伸率随含氢量的增大而减小,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。置氢量超过0.29%时,随着含氢量的升高,钛合金激光焊板的超塑性能降低,即峰值流动应力增加、截面收缩率降低。随着置氢量的升高,母材截面收缩率下降幅度大于焊缝截面收缩率下降幅度。引进变形不均匀系数K来表征横向焊缝在超塑性变形过程中变形不均匀性,K值随着含氢量的增大、变形温度的升高以及应变速率的降低而增大。K值在含氢量1.299%,变形温度920℃,应变速率10-4S-1时达到最大0.84。提出采用组织均匀化系数来表征焊接接头超塑性变形后组织均匀化程度,随着置氢量的增大,组织均匀化系数越大,组织均匀化程度越高;在相同置氢时,变形温度的升高或初始应变速率的降低均会使均匀化程度上升,并在置氢量1.299%、920℃、10-4s-1条件下接头组织均匀化系数达到了95%。另外,本文还进行了钛合金激光焊接接头超塑性变形数值模拟研究,采用有限元ANSYS软件,利用恒定应变速率可以有效的模拟出钛合金激光焊板高温拉伸过程中的应力分布云图以及拉伸后的应力应变曲线。预测超塑成形过程中应力分布情况,为后续的超塑性成形试验提供理论依据。