TiB2·TiAl3/2024Al復合材料多向鍛造數值模擬研究

張鴻名，李鑫，李媛，齊蕾，李志勇，謝長海，鄭潔，耿豪宇，陳剛

TiB2·TiAl3/2024Al復合材料多向鍛造數值模擬研究

張鴻名1a，李鑫1b，李媛2，齊蕾3，李志勇3，謝長海3，鄭潔3，耿豪宇1b，陳剛1b

（1.哈爾濱工業大學（威海）a. 海洋工程學院；b. 材料科學與工程學院，山東 威海 264209；2. 北京衛星制造廠有限公司技術發展部，北京 100094；3. 山東北方濱海機器有限公司，山東 淄博 255200）

研究TiB2·TiAl3/2024Al復合材料多向鍛造金屬流動行為，以及鍛造溫度、鍛造道次對復合材料再結晶行為及基體晶粒尺寸的影響。將TiB2·TiAl3/2024Al復合材料的本構模型及再結晶動力學模型導入Deform-3D有限元模擬軟件中，建立復合材料多向鍛造的數值仿真模型。通過數值仿真方法分析鍛造溫度和鍛造道次對復合材料多向鍛造組織的影響規律。多向鍛造變形過程中，劇烈塑性變形和動態再結晶主要分布在材料試樣內部的呈“X”形狀的區域，單次下壓最大等效應變為1.42。鍛造1道次時，鍛造溫度從350 ℃升至500 ℃，再結晶體積分數從65.0%升至69.7%，平均晶粒尺寸由350 ℃的24.6 μm降至500 ℃的21.5 μm。在450 ℃鍛造溫度下，1道次鍛造后，再結晶體積分數為69.2%，平均晶粒尺寸由鑄態的45.0 μm減小到21.9 μm；2道次鍛造后再結晶體積分數為89.5%，平均晶粒尺寸為16.3 μm；3道次鍛造后坯料的再結晶體積分數為96.1%，平均晶粒尺寸為14.3 μm。與試驗結果比較可知，模擬結果準確可靠。提高鍛造溫度和增大鍛造道次可以促進試樣發生動態再結晶，從而達到細化晶粒的目的。

鋁基復合材料；多向鍛造；數值仿真；動態再結晶；晶粒細化

鋁基復合材料相比鋁合金具有高比強度、高耐磨性、抗疲勞等優異性能[1-3]，被廣泛應用在航空航天、國防、汽車等領域[4-6]。……