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基于平面压缩模型的TA15钛合金热旋组织性能预测

王春晓  
【摘要】:强力旋压由于其材料利用率高,成形的精度高,性能优良,所需设备吨位小而且成本较低等特点,在航空、航天及兵器工业等重要领域有着广泛的应用。而钛合金的薄壁回转体构件越来越多的采用旋压成形,但是目前钛合金的热旋压技术的研究多集中于如何提高成形的精度,而对旋压组织性能控制方面的研究较少,为实现钛合金热旋压的精确控性,急需开展相关研究。 本文首先分析了旋压变形的机理,通过在RLE-800型数控旋压机上进行了TA15钛合金薄壁回转体构件的热旋压试验分析了旋压过程中组织的演变规律,研究表明:旋压变形主要是轴向伸长和径向压缩,切向变形与轴向相比较小,变形可近似看成平面变形。 其次,在Instron-5500R电子万能试验机上利用自制模具进行TA15钛合金的平面热压缩试验,同时利用Image-Pro Plus 6.0图像分析软件对微观组织中的再结晶的体积分数、初生α相的尺寸等参数进行定量的表征,并测量了显微硬度的变化。结果表明:初生α相的尺寸随着变形温度的升高、变形程度的增加和变形速率的增加而不断的减小;再结晶的体积分数随着变形温度的升高、变形速率的增加和变形程度的增加而不断的增加;显微硬度随着变形温度的升高而不断的下降、随着变形程度和变形速率的增加而增大。同时对平面热压缩和热旋压组织性能进行了对比研究,研究表明:相同的变形条件下,两种试验方法得到的微观组织是相似的,两者的微观参数之间的最大误差在15%以内。 最后基于BP人工神经网络采用MATLAB神经网络工具箱,建立了TA15钛合金热旋压变形的组织和性能的预测模型,该模型是3层(网络结构3×7×3)的神经网络模型(其中变形的温度、变形速率和变形程度作为网络的输入,初生α相的尺寸、再结晶的体积分数和显微硬度作为网络的输出)。分析表明该模型的预测误差小于14%,可以作为钛合金热旋压组织性能演变的预测模型。


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