Ti2AlNb合金多层板结构超塑成形/扩散连接数值模拟及试验研究

来源：机械工程学报杂志2015年第12期北京时间：

作者：刘雨生, 李萍, 王斌, 李贝贝, 薛克敏

单位：1.合肥工业大学材料科学与工程学院; 2.航天特种材料及工艺技术研究所

摘要：研究内容为Ti2AlNb合金多层板结构的超塑成形/扩散连接(Superplastic forming/diffusion bonding，SPF/DB)工艺。采用恒应变速率法对Ti2AlNb热轧板材进行单向拉伸试验，得到最佳超塑成形条件如下：变形温度=940 ℃，应变速率 =0.000 5 s–1。利用MARC有限元软件对Ti2AlNb合金多层板结构的超塑成形过程进行数值模拟，预测构件的壁厚分布情况和可能产生的缺陷。进行三层板和四层板结构的SPF/DB试验，采用优化的压力-时间曲线进行超塑成形的压力加载，扩散连接工艺参数如下：温度=940 ℃，压力p=10 MPa，时间t=180 min。结果表明，三层板结构在面板出现明显的沟槽现象，沟槽的深度为4.49 mm，宽度为8.85 mm；四层板结构成形效果较好，表面平整，无褶皱、沟槽等缺陷；对扩散连接处的微观组织进行观察，显示扩散界面的连接质量良好。研究结果为Ti2A1Nb合金在航空航天复杂薄壁夹层结构件的制造方面提供了参考依据。

关键词：壁厚分布,超塑成形/扩散连接,多层板结构,数值模拟,压力-时间曲线；

基金资助：国家自然科学基金(51175137)和教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-13-0765)资助项目