基于應變速率循環法的TA15鈦合金超塑性本構方程

譚麗琴， 王高潮， 甘雯晴， 熊 城

(南昌航空大學 航空制造工程學院，南昌330063)

在熱變形過程中，材料本構方程反映了材料的流變應力與變形溫度、應變速率和應變等熱力學參數之間的依賴關系，在先進的塑性成形理論與技術研究發展中發揮著不可替代的作用。先進鈦合金因具有密度低、比強度高、耐蝕性好等優良性能在航空工業領域獲得廣泛使用。先進鈦合金的大量使用是新一代飛機和新型發動機先進性的顯著標志之一［1］。TA15 鈦合金因具有良好的熱穩定性和焊接性能以及較好的工藝塑性而在航空領域得以應用［2］。合金主要應用于飛機結構件及發動機上，還能用來制造飛機隔框、壁板等工作溫度較高、受力較復雜的重要結構件。近幾年國內外對于鈦合金超塑性的研究主要集中在α +β 兩相區鈦合金上［3，4］，對α 和近α 型鈦合金的研究較少。目前，一些學者對該合金熱變形行為的組織和性能進行了初步研究［5，6］，但是對熱變形本構方程的研究較少。如何建立適用TA15 鈦合金熱變形的本構方程也是材料塑性成形前沿領域迫切需要研究解決的重要課題。

一般情況下，求解TA15 鈦合金本構方程需要不同溫度、不同應變速率下的組合實驗［7～16］，而應變速率循環法通過一次拉伸試驗便可獲得完整的實驗數據，跨越了應變速率區域的幾個數量級。與普通方法相比，應變速率循環法能更高效，更快捷地構建超塑性本構方程。本工作采用應變速率循環法構建TA15 鈦合金的超塑性本構關系，進行誤差分析，運用國產1stopt 軟件進行二元非線性回歸，修正本構方程，保證其具有足夠的精度，為TA15 鈦合金超塑成形工藝過程的數值模擬提供了基礎數據。……