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TB6钛合金属于近β型钛合金,因具备优良的淬透性、强度高和良好的断裂韧性,目前已广泛用于航空航天领域。同时,该合金属于难变形的材料,组织与性能对变形热力学参数都十分敏感,在锻造生产中,即使是同一批次的产品也不易保证其组织和性能的稳定一致。本文以锻态TB6钛合金为研究对象,通过等温恒应变压缩实验,并采用动态材料模型建立热加工图,研究锻态TB6钛合金的热变形行为并优化其热加工工艺参数。根据热变形压缩实验,利用多元线性回归分析方法建立该合金的流动应力模型,研究温度和保温时间对锻态TB6钛合金晶粒长大的影响规律。并利用Deform有限元软件对TB6钛合金桨毂锻件成形过程展开有限元模拟。主要研究结果如下:1.在变形温度为750～1050℃,应变速率为0.001～0.1s-1,最大下压量为60%的条件下,对锻态TB6钛合金进行等温恒应变速率压缩实验,并绘制出不同温度和应变速率下的真应力—应变关系曲线。对比曲线进行分析可以看出,变形温度与应变速率对锻态TB6钛合金的流变应力及相应峰值应变有显著影响。随着变形温度的升高和应变速率的降低,相应的流变应力和峰值应变随之减小;并在高温区,应变速率为0.1s-1时,因流动软化和加工硬化相互作用,导致应力曲线呈现小幅度震荡现象。2.通过分析流动应力曲线获得实验数据,并基于动态材料模型和Prasad判据,获得不同应变量、变形温度及应变速率下的应变速率敏感性指数及能量耗散效率,绘制出锻态TB6钛合金在不同应变量下的热加工图。通过热加工图分析和显微组织观察,研究锻态TB6钛合金的微观组织变化。结果表明:变形温度为938～1048℃,应变速率为0.006～0.1s-1为锻态TB6钛合金的失稳区。从获得均匀、细小的变形晶粒的角度考虑,锻态TB6钛合金的热加工区域应该选择在应变速率ε≤0.001s-1,变形温度为815℃左右的工艺参数。3.通过多元线性回归分析,采用Sellars和Tegart提出的双曲正弦形式的本构方程获得锻态TB6钛合金的热变形激活能为Q=264.351KJ/(mol·℃),并获得其高温热变形方程,流动应力模型,动态再结晶的动力学模型。其中,高温热变形方程为:ε=9.40136x109[sinh(0.018402σp)]2.53012exp(-264351/RT)4.在β相区加热时,锻态TB6钛合金随着加热温度和保温时间的增加,其晶粒不断长大,长大速率逐渐减小。在800、830、860、890℃等温退火时,其β晶粒长大指数分别为0.3,0.25,0.28,0.27,其β晶粒长大激活能为73.048KJ/mol。其晶粒长大模型为:D=e119122exp(-73048/RT)5.应用Deform-3D有限元软件模拟分析某型号桨毂件的锻造成形过程的温度场、应变场、应力场,并结合真实锻件的显微组织分析得知:锻造成形模拟所获得的温度、应变量、应变速率数值能较好地反应实际锻造过程中对应参量的变化。通过分析锻件组织分布,可知锻件的棱角处变形晶粒粗大,分布不均匀,可考虑优化实验参数,避免粗大晶粒的产生。