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TA7钛合金是一种应用广泛的α型钛合金,可制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣等零件。由于针对TA7钛合金在近净成形等新型工艺上的研究比较少,因此本课题在TA7钛合金的扩散连接/气胀成形工艺上做了探索。本课题对TA7钛合金的高温变形行为和扩散温度对TA7钛合金的扩散连接性能的影响进行了研究。进行气胀模拟得到双层结构件气胀成形的理想压力-时间曲线。根据试验和模拟结果,制定TA7钛合金双层结构件的扩散连接/气胀成形工艺参数。另外,使用有限元分析方法验证了扩散连接/气胀成形工艺的可行性,并给出了扩散连接/气胀成形工艺方案及模具设计。根据TA7钛合金高温拉伸试验结果可以得出结论:TA7钛合金材料在930°C时取得最大m值,870°C次之;但在应变速率为0.001s-1、拉伸温度为870°C时,TA7钛合金成形的综合性能最好。过长的保温时间会通过影响再结晶及晶粒长大的程度来影响材料延伸率和降低材料抗拉强度。高温预拉伸试验结果表明高温拉伸会影响材料的室温性能,预拉伸温度越高,材料的延伸率越低,塑性越差;总体来看,各预拉伸温度下的室温抗拉强度相差无几。因此选择气胀成形温度时,选择课题研究的温度范围之内的较低成形温度较好。根据对TA7钛合金扩散连接试验的剪切测试的结果发现,880～900°C下剪切强度连接效果比较好,均值在570MPa左右。从880°C到920°C,随着温度升高,剪切强度逐渐降低。这一点在同温度的TA7钛合金高温拉伸延伸率结果数据中也有所体现。在扩散连接温度为880°C时连接接头剪切强度最大,为619.38MPa,综合考虑TA7钛合金高温变形行为研究结果,将880°C作为扩散连接温度参数最好。将TA7钛合金高温拉伸试验结果代入有限元模拟中,发现最佳气胀成形温度870°C,应力集中情况最小。870°C成形时,在1563s时工件基本贴模,在3000s时工件完全贴模。最大成形压力为3.805MPa。减薄可以控制在10%以下。使用ABAQUS软件模拟并对比分析了不同工艺和不同加强筋参数的TA7钛合金双层结构件的结构强度并给出工艺及模具设计。模拟发现使用扩散连接/气胀成形得到的零件强度不低于原热分瓣成形工艺得到的零件强度。另外,加强筋与型面的接触圆角半径取1mm、筋厚度采用与型面一致的板材厚度(1.5mm)最为合适。加工TA7钛合金双层结构件需要先进行预成形,然后进行扩散连接/气胀成形。