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钛板采取模拟技术作为研发手段提高经济效益!
发布时间:2022-05-19 18:39:12

       钛板通常需要在单相区或两相区进行热加工,以获得具有一定组织和性能的产品。热加工参数的选择对钛板的可加工性和显微组织有重要影响。近年来,我国对钛板热加工的研究日益增多,特别是热模拟技术和数值模拟技术在钛板热变形机理和微观组织演变规律方面的应用。许多学者利用热/力学模拟试验机对不同类型的钛板进行了热压缩变形实验,得到了材料的流变应力曲线,即应力-应变关系。流变应力曲线反映了流变应力与变形工艺参数之间的内在关系,也是材料内部结构变化的宏观表现。徐文臣等人在热模拟机上进行了恒应变率压缩变形试验,研究了TA15钛板的动态热变形行为,计算了材料的变形活化能Q,观察了热变形组织。动态再结晶是相区的主要软化机制,而动态回复是相区的主要软化机制。

       与传统的工艺试错法相比,采用仿真技术作为研发手段,可以缩短开发周期,降低生产成本,优化生产工艺,从而提高生产效率,增加经济效益。但由于钛板价格高、生产周期长,其生产工艺的研究迫切需要仿真技术为其开辟捷径,克服热加工温度范围窄、工艺、结构和性能之间关系复杂多样等问题。由于数值模拟技术使钛板的热加工过程在计算机上重现,企业生产和科研人员利用该技术研究理想工艺参数与相应组织和力学性能之间的关系,从而优化当前生产工艺,降低新产品、新工艺、新材料的开发成本。邵晖等人研究了两相区层状结构TC21钛板锻造过程中相的演变。利用DEFORM软件模拟分析了锻造过程中温度场和应变场的变化,定量分析了相的形貌。费雷特比越小,形貌越趋于球化。结果表明,应变场和温度场影响片状相的演化。在低应变条件下,锻材边缘温度迅速下降,再结晶充分,锻材中心温度较高。

       钛板微观结构的多样性与钛板的多工序生产工艺和各工序的多样性有着规律性的关系。这种复杂的联系决定了用传统方法很难预测和控制钛板的组织和性能。近年来,随着计算机和数值模拟技术的发展,微观组织的数值模拟方法已成为获得热成形工件主要工艺参数与宏微观组织之间定量关系的有力工具。利用数值模拟技术再现微观结构的演化过程,不仅可以加深对微观结构变化机理的理解,促进现有理论的发展,还可以改善材料的微观结构,优化材料的制备工艺,从而获得预期的材料力学性能。

       国内外利用热模拟技术和数值模拟技术对钛板的热变形机理和微观组织演变进行了大量的研究工作,获得了力学和能量参数、工艺参数与微观组织之间关系的结果,可以优化生产工艺,提高产品质量。但由于材料性能数据不准确,边界条件和摩擦参数难以贴近实际,宏观变量的研究不涉及微观结构的变化。


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