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摘要
对 TC4 钛合金进行超塑拉伸试验，研究了变形温度为 800～950 ℃、应变速率为 0. 000 2～0. 005 s-1下的超塑变形特性并建立相应的 Backofen本构方程。研究表明: 最佳超塑温度变形为 850 ℃，应变速率为 0. 000 5 s-1，在该参数下，TC4 钛合金的延伸率为 788%，应变速率敏感系数 m 为0. 60。将 Backofen 方程导入 ABAQUS 软件并在最佳超塑参数下进行超塑胀形数值模拟。超塑胀形后筒形收口件的应力、应变和厚度均呈对称分布，顶部区域最先贴模，中部收口段和顶部的过渡区域最后贴模，应力、应变最大值和厚度最小值均出现在过渡区域; 优化后的保压胀形的最大压强为 1. 90 MPa。超塑胀形试验结果与数值模拟结果基本一致，厚度相对误差为 6. 98%。超塑胀形后不同部位的微观组织观察结果表明: 超塑胀形后晶粒明显长大，其中顶部粗化程度最大，为 17. 9 μm，中部收口段粗化程度最小为 14. 7 μm。由于不同部位变形方向不同，晶粒的取向发生改变，端口部和顶部的晶粒在[0001]方向具有取向，中部晶粒在■方向具有明显取向。变形量较小的端口处 α 晶粒内部发生大量的位错增殖，在应变诱导下，变形量较大的中部 α 晶内产生针状马氏体，变形量最大的顶部有板条状马氏体生成。与原始管坯相比，在薄弱区的顶部直筒段，抗拉强度得到提高，屈服强度和延伸率略有下降。
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单位航天材料及工艺研究所; 华南理工大学
