【摘 要】
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Ti60合金由于其具有热稳定性、抗蠕变、抗氧化等诸多优异的性能,被广泛地应用于航空发动机的关键零部件。此外,连续SiC纤维增强Ti60基复合材料（SiCf/Ti60）以其高比强度、高比刚度和良好的耐高温性能,成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的重要候选结构材料之一。本文以SiCf/Ti60复合材料构件的热压或热等静压成形为应用背景,以Ti60合金为研究对象,对在变形温度600～950℃,
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Ti60合金由于其具有热稳定性、抗蠕变、抗氧化等诸多优异的性能,被广泛地应用于航空发动机的关键零部件。此外,连续SiC纤维增强Ti60基复合材料（SiCf/Ti60）以其高比强度、高比刚度和良好的耐高温性能,成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的重要候选结构材料之一。本文以SiCf/Ti60复合材料构件的热压或热等静压成形为应用背景,以Ti60合金为研究对象,对在变形温度600～950℃,应变速率0.001～10s-1和真应变0.51条件下的合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,获得该合金的流动应力-应变数据。通过对Ti60合金进行流动应力行为的分析,软化机制的研究,本构关系的建立,以全面和系统的阐述该合金的热变形行为并实现工艺参数的优化。研究结果可为SiCf/Ti60复合材料构件的热压和热等静压工艺制定以及热压和热等静压的有限元模拟提供理论依据。主要研究结果如下:Ti60合金的流动应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小,且在（800～950℃）的(0.001～0.1s-1)范围,流动应力-应变曲线大致呈流动稳态型特征,而在（800～950℃）的(1～10s-1)范围以及（600～750℃）的所有应变速率(0.001～10s-1)范围,流动应力-应变曲线大致呈流动软化型特征。综合考虑加工硬化率曲线的无拐点特征、变形激活能值在流动稳态型和流动软化型区间相差不大,以及变形微观组织呈现典型的动态回复特征,确定了Ti60合金的软化机制以动态回复为主。分别基于Arrhenuis方程、多元线性回归方程以及人工神经网络来建立Ti60合金的本构模型。其中,基于双曲正弦函数型Arrhenuis方程所建立的本构模型计算精度较低,不宜直接用来表征Ti60合金的高温塑性流动行为;而基于多元线性回归方程和人工神经网络（ANN）所建立本构模型的精度可很好地满足工程应用的需要,且基于ANN所建立的本构模型具有更好的精度,能更准确地描述并预测Ti60合金的流动应力行为。综合考虑变形参数对变形温度敏感指数、应变硬化敏感指数以及加工图的影响来优化Ti60合金的最佳加工参数区间。其中,从Ti60合金的应变速率敏感指数m和应变硬化指数n角度考虑,SiCf/Ti60复合材料构件适宜的热压或热等静压参数为温度800～950℃,应变速率0.001～0.1s-1;从加工图角度考虑,SiCf/Ti60复合材料构件的较佳热压或热等静压参数为温度725～875℃,应变速率≤0.003s-1,或温度875～938℃,应变速率≤0.04s-1。综合这些结果可得出,SiCf/Ti60复合材料构件的优化热压或热等静压参数为温度800～875℃,应变速率0.001～0.003s-1,或温度875～938℃,应变速率0.001～0.04s-1。
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