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TC4-DT合金是我国自主研发的中强高韧损伤容限型两相钛合金,在航空航天结构件的应用前景广泛。结构件的成形通常是经过热变形加工,而其优良的性能则由热变形后的显微组织结构决定,因此研究钛合金热变形行为及其显微组织演变规律对制定合理的热加工工艺,进而获得具有良好性能的加工件具有重要意义。本文采用Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-DT合金在变形温度920~1040℃,应变速率0.001~50s-1条件下进行等温压缩试验,结合金相分析系统,研究了合金高温变形行为,并建立了合金的加工图来优化变形工艺参数,同时利用DEFORM-3D对合金热变形过程中显微组织演变进行了模拟。具体的研究工作如下:(1)根据等温压缩变形试验数据,研究了合金的流动应力的变化特征和动态再结晶规律,得到了合金热变形时的热激活能Q值和流动应力的本构方程,同时对建立的流动应力模型进行了验证,发现模型具有较高的精度。通过金相技术分析了变形后合金的显微组织演变规律,发现合金在较小应变速率下动态再结晶发生较完全,随着变形温度和变形程度的增加都有利于动态再结晶的发生;而在高应变速率下,软化机制以动态回复为主。(2)根据合金流动应力值,得到了TC4-DT合金基于Presad和Murty判据下的加工图。加工图预测的失稳区均在高应变速率段,得到失稳变形区的热力参数分别为920~950℃、0.03~50 s-1,950~1010℃、0.56~50s-1,1010~1040℃、0.58~50 s-1。TC4-DT合金在稳定变形区存在两个峰值η区域,分别在相变点两边的区域。同时得到较佳变形区的热力参数分别为920~950℃、0.001~0.03 s-1,960~1040℃、0.001~0.56 s-1。通过对显微组织观察,发现在失稳变形区,合金主要存在局部流动和β晶粒不均匀变形失稳缺陷;在稳定变形区,合金动态再结晶进行充分。(3)根据热模拟压缩实验和金相实验,建立了TC4-DT合金β单相区热变形过程的动态再结晶模型。在DEFORM-3D平台上采用元胞自动机法模拟了TC4-DT合金不同变形条件下的显微组织演变情况,模拟结果显示:随着形变量的增加,发生动态再结晶越来越充分,晶粒变得均匀细化;不同区域的显微组织演变情况有所不同,大变形区域发生动态再结晶行为较早且更充分,最终动态再结晶百分数达到100%;相同温度下,随着应变速率的降低,动态再结晶发生更充分,但是晶粒尺寸反而增大;模拟结果与实验结果相当接近,相对误差小于9.2%。