TC4钛合金筒形收口件超塑胀形数值模拟及试验研究

对TC4钛合金进行超塑拉伸试验,研究了变形温度为800～950℃、应变速率为0.0002～0.005 s-1下的超塑变形特性并建立相应的Backofen本构方程.研究表明:最佳超塑温度变形为850℃,应变速率为0.0005 s-1,在该参数下,TC4钛合金的延伸率为788％,应变速率敏感系数m为0.60.将Backofen方程导入ABAQUS软件并在最佳超塑参数下进行超塑胀形数值模拟.超塑胀形后筒形收口件的应力、应变和厚度均呈对称分布,顶部区域最先贴模,中部收口段和顶部的过渡区域最后贴模,应力、应变最大值和厚度最小值均出现在过渡区域;优化后的保压胀形的最大压强为1.90 MPa.超塑胀形试验结果与数值模拟结果基本一致,厚度相对误差为6.98％.超塑胀形后不同部位的微观组织观察结果表明:超塑胀形后晶粒明显长大,其中顶部粗化程度最大,为17.9μm,中部收口段粗化程度最小为14.7μm.由于不同部位变形方向不同,晶粒的取向发生改变,端口部和顶部的晶粒在[0001]方向具有取向,中部晶粒在[2110]方向具有明显取向.变形量较小的端口处α晶粒内部发生大量的位错增殖,在应变诱导下,变形量较大的中部α晶内产生针状马氏体,变形量最大的顶部有板条状马氏体生成.与原始管坯相比,在薄弱区的顶部直筒段,抗拉强度得到提高,屈服强度和延伸率略有下降.