工业纯钛自由锻工艺的微观组织模拟

工业纯钛自由锻工艺的微观组织模拟
工业纯钛是一种密度小、强度高、耐腐蚀的材料，它是航空、船舶等制造业的一种常用材料。

随着计算机技术的发展，为降低生产成本，数值模拟技术越来越多的被运用到金属材料成形工艺中来。

因此，对工业纯钛自由锻工艺的模拟研究是十分有必要的。

为了实现工业纯钛TA1的数值模拟，制定合理的自由锻工艺参数，利用Gleeble-1500D热模拟试验机对工业纯钛TA1在变形温度为700、800、900和950℃和应变速率为0.01、0.1、1和5s-1条件下的流变应力行为进行研究，最大变形程度为真应变0.7。

通过光学电子显微镜观察了工业纯钛经过高温压缩变形后的组织变化。

根据试验得到的应力-应变曲线，结合变形后材料微观组织的分析，结果表明：在热压缩变形过程中，工业纯钛TA1出现了动态回复与再结晶；流变应力随温度的升高而降低，随变形速率的减小而降低；在低的应变速率与高的变形温度下，工业纯钛TA1容易出现软化；求得了热变形激活能(Q)和双曲正弦形式的Arrhenius 本构方程；可以利用加工硬化率的方法来研究工业纯钛动态再结晶临界应变；材料发生动态再结晶时，再结晶临界应变随温度的升高及变形速率的降低而减小。

对试验数据进行处理，建立工业纯钛元胞自动机（CA）模型，结合Deform-3D 软件对工业纯钛的微观组织演变过程进行模拟，并和光学金相实验所得到的微观组织进行比较。

结果表明，工业纯钛在热压缩过程中，随着变形量的增加，位错密度先增大再减小，材料内部微观组织发生回复与再结晶；再结晶晶粒的模拟结果与实验结果较吻合，所建立的CA模型是合理的。

将以上建立的模型导入Deform-3D有限元数值模拟软件中，运用仿真软件模拟工业纯钛大锻件的拔长、镦粗工艺变形过程。

模拟结果表明：拔长、镦粗工艺
加大了工业纯钛在变形过程中的再结晶程度，进一步改善了原始铸态组织，得到了锻态组织。

根据模拟结果，制定了合理的工艺。