【摘 要】
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随着航空航天、车辆轮船等技术的高速发展,对合金部件的性能要求越来越高。尤其是在高温结构材料领域,Ti2AlNb合金作为一种拥有耐高温腐蚀、比强度高、具有优异的力学性能的高温合金,在高温合金领域得到越来越多的关注。Ti2AlNb合金由于硬度较高导致其采用传统的方法加工困难,难以生产较为复杂的构件。热等静压（简称HIP）工艺作为一种应用范围广、成品力学性能优异以及能够生产大尺寸复杂构件的技术为生产出较
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随着航空航天、车辆轮船等技术的高速发展,对合金部件的性能要求越来越高。尤其是在高温结构材料领域,Ti2AlNb合金作为一种拥有耐高温腐蚀、比强度高、具有优异的力学性能的高温合金,在高温合金领域得到越来越多的关注。Ti2AlNb合金由于硬度较高导致其采用传统的方法加工困难,难以生产较为复杂的构件。热等静压（简称HIP）工艺作为一种应用范围广、成品力学性能优异以及能够生产大尺寸复杂构件的技术为生产出较为复杂的合金构件提供了一种新的思路。本文的目的是通过对Ti2AlNb预合金粉末HIP到部件成形的整个流程进行有限元模拟,来对Ti2AlNb合金部件HIP的整个流程有个充分的了解。首先,本文通过使用Abaqus有限元软件对Ti2AlNb合金粉末热等静压过程进行有限元模拟来找到预合金粉末在HIP下的流动规律,观察HIP过程实时的虚拟动态,并采用控制变量法分别观察温度、压力、形状因子、包套体厚度、初始相对密度等因素对HIP工艺中坯件致密度的影响,最终找到HIP工艺的一个最佳工艺路线,之后利用Abaqus软件模拟得到的HIP最佳工艺条件对一个典型环形部件进行有限元模拟,通过分析其内部相对密度分布来验证得到的最佳工艺条件的准确性。其次,对Ti2AlNb合金材料的高温热变形行为进行了研究分析,拟合出了该合金在高温下的本构方程并建立了该合金在高温下的热加工图。根据目前的研究结果所得到的主要结果如下:Ti2AlNb预合金粉末在HIP过程中,粉末体相对密度随着HIP过程的进行呈现“S”形增长,压力越大温度越高,粉末体越致密化程度越高。包套越厚,在热等静压过程所产生的屏蔽效应越明显,对粉末体变形和致密化均产生了明显的影响;通过不同形状因子的坯件对比,发现在高径比为2的时候,粉末体相对密度和应力应变分布最为均匀;初始相对密度为0.68时粉末基本完全致密化。HIP工艺的最佳工艺路线:在温度1030℃压力130 MPa的情况下HIP得到的坯件致密化程度最高。Ti2AlNb合金的最佳变形条件:温度1000～1050℃,应变速率0.001s-1为该合金的最佳热加工区间通过高温热压缩实验得到合金的应力应变曲线,并根据双曲正弦函数拟合出了Ti2AlNb合金在900～1200℃,应变速率0.001～1 s-1区间的本构方程:
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