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基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限

毕静 马博林 张艳苓 张志 吴向东

毕静, 马博林, 张艳苓, 等 . 基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(5): 893-899. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0358
引用本文: 毕静, 马博林, 张艳苓, 等 . 基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(5): 893-899. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0358
BI Jing, MA Bolin, ZHANG Yanling, et al. Hot forming limit of TA15 titanium alloy based on M-K model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(5): 893-899. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0358(in Chinese)
Citation: BI Jing, MA Bolin, ZHANG Yanling, et al. Hot forming limit of TA15 titanium alloy based on M-K model[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(5): 893-899. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0358(in Chinese)

基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0358
基金项目: 

国家自然科学基金 51875027

中国博士后科学基金 2018M630058

详细信息
    作者简介:

    毕静  女, 硕士, 工程师。主要研究方向:金属热冲压成形

    马博林  男, 博士。主要研究方向:塑性成形理论、热成形工艺技术

    吴向东  男, 博士, 副教授, 博士生导师。主要研究方向:塑性成形理论、工艺与装备技术

    通讯作者:

    吴向东, E-mail: wuxiangdongbuaa@163.com

  • 中图分类号: V261.3+3;TB553

Hot forming limit of TA15 titanium alloy based on M-K model

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 51875027

China Postdoctoral Science Foundation 2018M630058

  • 摘要:

    为了探究TA15钛合金高温环境下的成形极限,明确本构方程中参数对成形极限的影响规律,建立了考虑高温软化效应TA15钛合金高温环境下的本构关系,利用高温成形极限试验平台及M-K失稳理论对TA15钛合金板高温环境下的成形极限分别进行了试验测试及理论预测。理论预测结果表明当温度从800℃提升至880℃时,平面应变状态下的极限主应变由0.18提升至0.33。基于M-K失稳理论和建立的高温本构模型,分析了本构方程中的参数对成形极限的影响规律,结果表明提高加工硬化指数、速率敏感因子及减小软化因子,均可以提升应变强化率的大小,进一步延缓沟槽内应变状态趋于平面应变状态,从而提升理论成形极限曲线在应变空间中的位置。此外,理论计算结果表明速率敏感因子对成形极限曲线的左侧影响程度要大于其对右侧部分的影响,该现象主要归因于速率敏感因子对不同应变大小下的应变强化率的影响不同。

     

  • 图 1  TA15钛合金板微观组织

    Figure 1.  Microstructure of TA15 titanium alloy plate

    图 2  高温拉伸试样及尺寸

    Figure 2.  Hot tensile specimens with its size

    图 3  热单拉试验数据与拟合曲线对比

    Figure 3.  Comparison between hot tensile test data and fitted curves

    图 4  高温成形极限试样尺寸

    Figure 4.  Size of hot forming limit specimens

    图 5  高温成形极限试验系统

    Figure 5.  Hot forming limit test system

    图 6  TA15钛合金高温成形极限试验结果(880℃)

    Figure 6.  Hot forming limit test results of TA15 titanium alloy(880℃)

    图 7  M-K失稳理论模型

    Figure 7.  M-K instability theory model

    图 8  理论预测结果与试验结果对比

    Figure 8.  Comparison between theory prediction result and test result

    图 9  温度对成形极限曲线的影响

    Figure 9.  Effect of temperature on FLC

    图 10  加工硬化指数n值对成形极限曲线的影响

    Figure 10.  Effect of hardening index n on FLC

    图 11  速率敏感因子m值对成形极限曲线的影响

    Figure 11.  Effect of strain rate sensitivity factor m on FLC

    图 12  软化因子n1值对成形极限曲线的影响

    Figure 12.  Effect of softening factor n1 on FLC

    表  1  TA15钛合金板化学成分

    Table  1.   Chemical compositions of TA15 titanium alloy plate

    元素质量百分比
    Al6.4
    Mo1.3
    V1.8
    Zr1.9
    O0.07
    N0.008
    H0.005
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  • [1] 金和喜, 魏克湘, 李建明, 等.航空用钛合金研究进展[J].中国有色金属学报, 2015, 25(2):280-292. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgysjsxb201502002

    JIN H X, WEI K X, LI J M, et al.Research development of titanium alloy in aerospace industry[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(2): 280-292(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgysjsxb201502002
    [2] 李兴无, 沙爱学, 张旺峰, 等.TA15合金及其在飞机结构中的应用前景[J].钛工业进展, 2003, 20(4-5):90-94. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tgyjz200304023

    LI X W, SHA A X, ZHANG W F, et al.TA15 titanium alloy and its applying prospects on airframe[J].Titanium Industry Process, 2003, 20(4-5):90-94(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/tgyjz200304023
    [3] 李成铭, 李萍, 赵蒙, 等.TA15钛合金高温压缩变形行为与组织研究[J].航空材料学报, 2013, 33(3):25-28. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hkclxb201303005

    LI C M, LI P, ZHAO M, et al.Mechanical behavior and microstructure of TA15 titanium alloy during hot compressive deformation[J].Journal of Aeronautical Materials, 2013, 33(3):25-28(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hkclxb201303005
    [4] 唐泽, 杨合, 孙志超, 等.TA15钛合金高温变形微观组织演变分析与数值模拟[J].中国有色金属学报, 2008, 18(4):722-727. doi: 10.3321/j.issn:1004-0609.2008.04.026

    TANG Z, YANG H, SUN Z C, et al.Microstructure evolution and numerical simulation of TA15 titanium alloy during hot compressive deformation[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2008, 18(4):722-727(in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1004-0609.2008.04.026
    [5] 沈昌武, 杨合, 孙志超, 等.基于BP神经网络的TA15钛合金本构关系建立[J].塑性工程学报, 2007, 14(4):101-104. doi: 10.3969/j.issn.1007-2012.2007.04.021

    SHEN C W, YANG H, SUN Z C, et al.Based on BP artificial neural network to building the constitutive relationship of TA15 alloy[J].Journal of Plasticity Engineering, 2007, 14(4):101-104(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1007-2012.2007.04.021
    [6] 李淼泉, 李晓丽, 龙丽, 等.TA15合金的热变形行为及加工图[J].稀有金属材料与工程, 2006, 35(9):1354-1357. doi: 10.3321/j.issn:1002-185X.2006.09.003

    LI M Q, LI X L, LONG L, et al.Deformation behavior and processing map of high temperature deformation of TA15 alloy[J].Rare Metal Materials and Engineering, 2006, 35(9):1354-1357(in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1002-185X.2006.09.003
    [7] 孙志超, 杨合, 沈昌武.基于逐步回归法的TA15钛合金本构模型的建立[J].锻压技术, 2008, 33(2):110-115. doi: 10.3969/j.issn.1000-3940.2008.02.028

    SUN Z C, YANG H, SHEN C W.Establishment of TAl5 titanium alloy constitutive model based on stepwise regression method[J].Foring & Stamping Technology, 2008, 33(2):110-115(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1000-3940.2008.02.028
    [8] MARCINIAK Z, KAZIMIERZ K.Limit strains in the process of stretch-forming sheet metals[J].International Journal of Mechanical Sciences, 1967, 9(9):609-612. doi: 10.1016/0020-7403(67)90066-5
    [9] 马博林, 刘俊雄, 王文平, 等.钛合金高温FLD试验系统[J].锻压技术, 2015, 40(10):76-81. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dyjs201510016

    MA B L, LIU J X, WANG W P, et al.Hot FLD test system for titanium alloy[J].Forging & Stamping Technology, 2015, 40(10):76-81(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dyjs201510016
    [10] 王承鑫.钛合金及Ti2AlNb金属间化合物板材热成形极限图[D].哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2014. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-1014084231.htm

    WANG C X.Hot forming limit diagram for titanium alloy and Ti2AlNb intermetallics sheets[D].Harbin: Harbin Institute of Technology, 2014(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10213-1014084231.htm
    [11] 申发兰.TA15钛合金高温变形规律研究[D].南京: 南京航空航天大学, 2013. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10287-1014005893.htm

    SHEN F L.Study on hot deformation rule of TA15 titanium alloy[D].Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2013(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10287-1014005893.htm
    [12] MA B L, WU X D, LI X J, et al.Investigation on the hot formability of TA15 titanium alloy sheet[J].Materials & Design, 2016, 94:9-16 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=221ea7e9799694a1a21a61bec5ef03f2
    [13] YANG L, WANG B Y, LIU G, et al.Behavior and modeling of flow softening and ductile damage evolution in hot forming of TA15 alloy sheets[J].Materials & Design, 2015, 85:135-148. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=836dc78d806fb890c1919031a12c2342
    [14] 杨雷.TA15钛合金板材高温塑性损伤本构建模与成形极限研究[D].北京: 北京科技大学, 2016. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10008-1016044653.htm

    YANG L.Study on ductile damage constitutive model and forming limit of TA15 titanium alloy sheet at elevated temperatures[D].Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2016(in Chinese). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10008-1016044653.htm
    [15] SUN Z C, YANG H, TANG Z.Microstructural evolution model of TA15 titanium alloy based on BP neural network method and application in isothermal deformation[J].Computational Materials Science, 2010, 50(2):308-318. doi: 10.1016/j.commatsci.2010.08.020
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-03
  • 录用日期:  2019-09-20
  • 网络出版日期:  2020-05-20

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