基于M?K理論的NbTiAl合金高溫成形極限曲線預(yù)測

孟憲國，閆靜鍇，雒亞濤，周兵營，崔學(xué)習(xí)，吳向東

輕合金成形

基于M?K理論的NbTiAl合金高溫成形極限曲線預(yù)測

孟憲國1，閆靜鍇2，雒亞濤1，周兵營2，崔學(xué)習(xí)2，吳向東2

（1.西安航天發(fā)動機(jī)有限公司，西安 710100；2.北京航空航天大學(xué) 機(jī)械工程及自動化學(xué)院，北京 100191）

NbTiAl合金在常溫下的塑性較差，針對300 ℃時NbTiAl合金的成形性能進(jìn)行研究，探究其在高溫環(huán)境下的力學(xué)性能和成形極限，分析理論預(yù)測成形極限的可行性，為進(jìn)一步研究鈮合金性能和擴(kuò)展其工程應(yīng)用提供理論參考。采用高溫單拉和高溫成形極限試驗(yàn)，獲得了NbTiAl板材在300 ℃的應(yīng)力應(yīng)變曲線及成形極限曲線，使用Swift硬化模型針對塑性變形段進(jìn)行擬合，并采用M?K失穩(wěn)理論，結(jié)合相應(yīng)的材料本構(gòu)模型，對NbTiAl合金在高溫環(huán)境下的成形極限進(jìn)行了理論預(yù)測，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。NbTiAl合金在300 ℃時的塑性應(yīng)變階段仍然具有加工硬化效應(yīng)，在初始厚度不均度0為0.998時，得到的理論曲線與試驗(yàn)點(diǎn)在左側(cè)拉?壓區(qū)符合得較好，但對右側(cè)拉?拉區(qū)的理論預(yù)測與試驗(yàn)結(jié)果相差較大。NbTiAl合金在300 ℃時具有較好的成形性，采用合適的不均勻度系數(shù)，利用M?K理論可以較好地預(yù)測NbTiAl合金高溫成形極限曲線左側(cè)拉?壓區(qū)的極限應(yīng)變，但對右側(cè)拉?拉區(qū)域極限應(yīng)變的預(yù)測結(jié)果誤差較大。

NbTiAl鈮合金；M?K模型；高溫成形極限；塑性失穩(wěn)；理論預(yù)測；本構(gòu)方程

隨著航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，各國將研究的焦點(diǎn)匯聚在新型高溫材料上，傳統(tǒng)的鎳基高溫合金由于其使用溫度極限不超過1 200 ℃，因而無法滿足下一代高性能發(fā)動機(jī)的要求，近30 a各國深入研究了鋁系金屬間化合物，但其最高使用溫度同樣低于1 200 ℃。……