1.一种近α型钛合金航空模锻件微观组织变化的预测方法,其特征在于:其具体步骤如下:
S1、将材料在不同工艺条件下进行切面心部的微观组织测定,并对切面心部微观组织中的初生α相进行分析;
S2、通过统计分析步骤S1中不同处理工艺下试件心部的微观组织以及初生α相的含量变化;
S3、建立初生α相变化的预测模型,其包括以下步骤:S31、建立热处理后初生α相含量的预测模型:基于步骤S2中关于不同热处理工后初生α相的统计结果,利用经典的JMA理论,JMA理论如式(1)所示,确定热处理后得到的静态相变初生α相剩余含量ωΗΤ‑α(t)与保温温度T及加热时间t之间的关系,如式(2)所示;
n
ωα(t)=1‑exp[‑(kt) ] (1)其中,k为速率系数,与试验温度有关,t为试验的有效时间,n为模型系数,T为试验温度,单位K;
S32、建立变形过程中因动态相变所消耗的初生α相的预测模型:基于步骤S2中关于高温压缩试验后获得因动态相变所消耗的初生α相的统计结果,确定其因动态相变所消耗的初生α相的量 与应变速率 之间的关系,如式(3)所示;
‑1
式中,为应变速率,单位s ;
S33、建立高温变形后剩余初生α相含量的预测模型:基于步骤S3中热处理后得到的静态相变初生α相剩余含量ωΗΤ‑α(t)与高温压缩试验后获得因动态相变所消耗的初生α相的量 获得混合相变后初生α相剩余量ωα,如式(4)所示;
ωα=100ωHT‑α+ωDT‑α (4)其中,ωHT‑α即为热处理后得到的静态相变初生α相剩余含量ωΗΤ‑α(t),ωDT‑α为高温压缩试验后获得因动态相变所消耗的初生α相的量 的负值;
S4、模锻试验:进行模锻试验,获取模锻后相关数据;
S5、基于初生α相变化的预测模型,通过有限元数值模拟分析并与步骤S4的模锻试验结果进行对比,实现近α钛合金模锻件微观组织变化的可视化预测。
2.根据权利要求1所述的近α型钛合金航空模锻件微观组织变化的预测方法,其特征在于:步骤S1具体包括以下子步骤:S11、热处理试验:采用线切割从近α型钛合金锻棒获取若干样品,将样品在箱式炉中进行热处理试验,温度从900℃‑1000℃区间内选取3个以上的离散温度点,保温时间为0‑
180min;
S12、高温压缩试验:采用线切割从近α型钛合金锻棒获取若干样品,将样品在热模拟试验机上进行高温压缩试验,温度从900℃‑1000℃区间内选取3个以上的离散温度点,保温时‑1 ‑1
间为10min,变形速率为0.001s ‑10s ,变形量为0‑70%;
S13、确定不同工艺条件下的显微组织特性:将不同工艺条件下的样品沿径向分离,呈半圆柱状,对切面心部进行微观组织分析,并对切面心部微观组织中的初生α相进行分析。
3.根据权利要求2所述的近α型钛合金航空模锻件微观组织变化的预测方法,其特征在于:步骤S11进行不同工艺下的热处理试验,步骤S12进行不同变形工艺下的热压缩试验,步骤S13将步骤S11与步骤S12中的样品进行显微组织处理。
4.根据权利要求2所述的近α型钛合金航空模锻件微观组织变化的预测方法,其特征在于:步骤S32具体步骤如下:
S321、基于步骤S3中公式(2)所获得的因发生静态相变后剩余初生α相含量及步骤S1和S2中高温压缩后微观组织中因发生动态相变所剩余初生α相含量获得相同变形时间及变形温度下的初生α相含量;
S322、分析初生α相含量与应变速率 之间的关系,获得关于高温压缩试验后因动态相变所消耗的初生α相含量 模型,得到 和应变速率 间关系模型如公式(3)所示。
5.根据权利要求1所述的近α型钛合金航空模锻件微观组织变化的预测方法,其特征在于:步骤S4中模锻试验坯料规格45×45×90mm,锻造温度930‑960℃,压机下压速度为1.5‑
1.7mm/s,锻造完成时欠压量2.5‑3mm。