熱加工條件下Ti60高溫鈦合金的本構關系

孫二舉， 邊麗虹， 劉 東， 焦 園， 張 睿

（1.西北工業大學，西安710072;2.中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，沈陽 110043）

鈦合金因其低密度、高強度、耐熱性好等特點［1］，是航空發動機中的關鍵結構材料［2］。因而，進一步提高鈦合金部件的使用溫度是鈦合金技術領域的重要發展方向。目前高溫鈦合金的使用溫度已經達到了600℃，比較典型的高溫鈦合金主要有IMI834，Ti1100，BT36，Ti60 等［3］。目前已經應用的多數高溫鈦合金均屬于Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α鈦合金。其中，Ti60合金是我國自主研發的一種能夠在600℃下長期工作的高溫鈦合金，其合金化特點是嚴格控制O含量，適當調整Al，Sn，Si含量，并添加了一定的稀土元素Nd（≤1%，質量分數），從而獲得了優異的熱強性和熱穩定性，綜合性能相當于IMI834合金。

由于Ti60合金合金化程度高，加工窗口狹窄，鍛件的組織性能對熱加工過程十分敏感，為了獲得所需的組織性能需嚴格控制加工工藝和成形過程。材料的本構關系是聯系流動應力與鍛造熱力參數之間的最基本函數關系，是進行金屬塑性變形工藝設計和理論分析的基礎［4］。對于Ti60合金，其在熱加工參數范圍內的本構關系研究相對較少，因此，建立精確的、合理的本構關系對Ti60合金鍛造工藝設計和過程控制非常重要。

材料的本構關系通常有兩種形式:機理型本構關系和唯象型本構關系。機理型本構關系［5］側重于描述變形過程的微觀機理，是從高溫變形的物理機制出發建立起來的物理模型。這種本構關系一般需要涉及多個描述微觀變形機制的參數，測試和應用相對困難。……