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本文采用二维刚粘塑性有限元模型对有阻尼凸台叶片典型部位的成形过程进行了不同锻造温度和不同加载速度的数值模拟,确定了TC4叶片最佳等温精密模锻成形工艺,采用扫描电镜观察和电子拉伸试验研究了叶片不同部位的显微组织,力学行为及断裂行为,揭示了组织结构和力学性能与变形特点之间的内在联系。
针对该叶片成形时的变形量大及变形不均匀性,研究了成形后叶片不同部位、不同方向上的显微组织和力学行为,分析了变形程度及应变速率等因素的复杂变化对成形叶片的显微组织和力学性能的影响。
TC4合金叶片拉伸试样的断口主要由韧窝和撕裂棱组成。韧窝的大小、分布比较均匀,部分韧窝的底部有孔洞,各韧窝之间有明显的撕裂棱。叶片与原始态TC4合金相比,断口较为粗糙不平,而韧窝的数量有所减少。
综上所述,对于TC4合金叶片的等温超塑成形,应注意由于变形量和应变速率的差别可能导致的叶片各部位的组织不均匀性,以及由此引起的性能不均匀性。采用930℃、加载速度6mm/min的等温精密模锻成形工艺制造的TC4合金叶片,各部位的组织和性能满足航空发动机的使用要求。