Ti6242钛合金闪光焊过程中高温变形行为及有限元模拟

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本文研究了Ti6242钛合金高温变形行为、利用有限元模拟软件模拟了闪光焊接过程中焊件的温度场及应力场、在有限元模拟温度场的基础上，根据等温加热过程中β晶粒长大模型，求解闪光焊过程中热影响区晶粒长大方程、最后比较不同工艺条件下试样的拉伸强度和冲击吸收功确定最佳焊接工艺。
　　利用Gleeble-3800对Ti6242钛合金进行热模拟压缩试验。研究了压缩量为60％、应变速率分别为0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1、10 s-1，变形温度分别是900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃条件下试样的热变形行为。分析变形速率及温度对材料组织的影响。根据实验参数得出Ti6242钛合金本构方程，绘制Ti6242钛合金真应力—应变曲线，基于动态材料模型建立热加工图。结果表明：流变应力受变形温度和应变速率的影响显著，随着变形温度的升高而下降，随着应变速率的增加而升高，变形激活能Q=453.742761 KJ/mol，最佳热加工工艺为变形温度为1000℃应变速率为0.1 s-1。
　　利用有限元模拟软件ansys模拟闪光焊接过程中试样的温度场及应力场。比较三种不同的加载热源的方法所得到的温度场，其中多步载荷加载端面温度的方法所得到的结果与实际情况较相似。再以温度场所得结果为载荷施加压强得到顶锻过程中的应力场。利用热模拟压缩实验得到的金相组织和闪光焊试样的金相组织进行对比，验证有限元模拟的可行性。
　　根据有限元模拟的温度曲线，结合焊接热循环曲线数学模型的研究成果得到Ti6242钛合金在闪光焊热影响区晶粒长大模型。首先，研究Ti6242钛合金在1000℃，1050℃，1100℃，1150℃温度下加热10min，20min，30min，60mi n后β晶粒的长大情况。结果表明：随着温度的升高，时间的增加，晶粒也随着长大，等温长大曲线近似抛物线形。由实验数据可以算出Ti6242钛合金的晶粒长大指数n=0.28,、晶粒长大激活能为153.81KJ/mol、晶粒长大模型为：D= e17.77t0.28exp(-153810/RT)。得到焊缝热影响区晶粒长大的模型为：此公式省略.
　　根据热模拟过程中得到的最佳变形工艺设定闪光焊过程中的顶锻速率，制定在不同闪光电流及顶端力条件下的焊接工艺。观察在不同电流和顶锻力下试样的显微组织，比较抗拉强度和冲击吸收功确定最佳焊接工艺。

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作者
李军帅;
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作者单位

贵州大学;

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授予单位贵州大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名赵飞;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类焊接工艺;
关键词
Ti6242钛合金; 闪光焊接; 高温变形行; 温度场; 有限元模拟;

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