【摘 要】
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本文以TC4内筋筒形件为研究对象,利用有限元法分析零件在热等静压过程中的致密化行为,采用响应面法优化热等静压制备TC4内筋筒形件的工艺参数,通过实验测试分析了热等静压制得的TC4内筋筒形件的组织和性能,并对模拟和优化结果进行了验证。利用高级非线性有限元软件MSC.MARC进行有限元模拟,分析了内筋筒形件的致密化过程。有限元模拟的结果表明:内筋筒形件不同位置的致密度不同。在热等静压温度975℃,热等
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本文以TC4内筋筒形件为研究对象,利用有限元法分析零件在热等静压过程中的致密化行为,采用响应面法优化热等静压制备TC4内筋筒形件的工艺参数,通过实验测试分析了热等静压制得的TC4内筋筒形件的组织和性能,并对模拟和优化结果进行了验证。利用高级非线性有限元软件MSC.MARC进行有限元模拟,分析了内筋筒形件的致密化过程。有限元模拟的结果表明:内筋筒形件不同位置的致密度不同。在热等静压温度975℃,热等静压压力120MPa,保温保压时间3h,同时升温升压的条件下,内筋筒形件的大部分区域致密度可达99%;筒壁-筒底连接处与内筋处次之,致密度超过80%;筒壁上边角处及筒底开口处致密度最低,不超过80%。利用专业响应面分析软件Isight进行内筋筒形件的热等静压成形工艺参数优化。优化结果表明:基于有限元模拟得到的致密度数据构建的响应面模型精确度高。利用构建的响应面模型进行最优工艺参数的计算,得出在热等静压温度968.00℃,热等静压压力117.20MPa,保温保压时间2.65h条件下能够得到致密度最佳的TC4内筋筒形件。对热等静压成形的TC4内筋筒形件的组织和性能进行分析,结果表明:热等静压制备的内筋筒形件各部位致密化程度较高,致密度普遍超过97%,且与模拟结果相差较小;各部位组织均匀细小,平均晶粒尺寸约为4.1μm,α相呈等轴状和板条状,板条状α相长宽比接近3:1,β相呈短杆状和长条状分布在α相间;各部位显微硬度普遍超过330HV,且偏差较小。由此可以证实,所建立的有限元模型和响应面模型较为准确,能够为TC4内筋筒形件的热等静压近净成形提供指导和参考。
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