【摘 要】
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SPF/DB组合工艺是利用材料的超塑成形与扩散连接过程温度范围相近的特点,在同一温度循环体系下完成两个工艺过程。利用钛合金的SPF/DB工艺可以有效解决难加工等问题,生产出结构复杂、重量更轻且整体强度高的航空构件。本文以TA7钛合金带筋中空结构件的SPF/DB技术为背景,将研究TA7钛合金板材在生产中空带筋结构件方面的可行性。利用MSC.Marc软件,在温度870℃、应变速率为0.001s-1的条
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SPF/DB组合工艺是利用材料的超塑成形与扩散连接过程温度范围相近的特点,在同一温度循环体系下完成两个工艺过程。利用钛合金的SPF/DB工艺可以有效解决难加工等问题,生产出结构复杂、重量更轻且整体强度高的航空构件。本文以TA7钛合金带筋中空结构件的SPF/DB技术为背景,将研究TA7钛合金板材在生产中空带筋结构件方面的可行性。利用MSC.Marc软件,在温度870℃、应变速率为0.001s-1的条件下对TA7钛合金带筋中空结构件超塑气胀成形过程进行数值模拟。观察胀形不同阶段成形件的贴模情况及最终成形件的厚度分布情况。同时,对输出的压力-时间曲线进行修正,为实际超塑胀形试验过程提供参考。根据带筋中空结构件的零件结构和成形特点,确定了先DB后SPF的成形工艺路线,并制定了由预成形—扩散连接—超塑气胀成形三部分组成的试验方案,进行TA7钛合金带筋中空结构件的超塑气胀/扩散连接成形试验。根据实际成形结果,对工艺参数和模具结构等方面进行了调整和优化,并最终建立了相关的SPF/DB工艺优化控制模型。形成包括外形尺寸检测、厚度分布、力学性能测试和微观组织观察四个方面的质量评价方案,对最终成形件进行质量分析与评价。经过优化调整后的成形件整体尺寸精度较高,厚度分布均匀,平均减薄率低于10%。通过微观组织观察,扩散连接接头质量良好,焊合率达93%以上。成形后的板材晶粒尺寸有所增大,等轴化程度增加,沿着晶界附近观察到少量β相和条状次生α相,SPF/DB成形过程并未对材料性能产生不利影响。
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