Diversidad y tecnología de procesamiento de la estructura de aleación de titanio

Las aleaciones de titanio generalmente requieren procesamiento térmico en el β zona monofásica o α+β zona bifásica para obtener productos con cierta estructura y propiedades. La selección de parámetros de procesamiento térmico tiene un impacto importante en las propiedades de procesamiento y microestructura de las aleaciones de titanio. En los últimos años, la investigación nacional en el campo del procesamiento térmico de aleación de titanio ha aumentado día a día, y la aplicación de la tecnología de simulación térmica y la tecnología de simulación numérica en el mecanismo de deformación térmica de aleación de titanio y la ley de evolución de microestructuras es particularmente prominente.

La aleación de titanio ha sido ampliamente utilizada en la industria aeroespacial y otros campos debido a sus excelentes propiedades como baja densidad, alta resistencia específica y resistencia a la fluencia. La aleación de titanio tiene las características de baja ductilidad, gran resistencia a la deformación y anisotropía obvia. Por lo tanto, la aleación de titanio es muy sensible a los parámetros del proceso de deformación térmica. Este artículo introduce la tecnología de simulación física y la tecnología de simulación numérica y su aplicación en el campo del procesamiento térmico de aleación de titanio. Se centra en el estado de aplicación de la tecnología de simulación en el mecanismo de deformación en caliente de aleación de titanio, predicción y control de defectos y evolución de la microestructura, y señala los problemas a resolver y las tendencias de desarrollo en la simulación actual de formación en caliente de aleación de titanio.

Con la estrecha integración de la tecnología de procesamiento de plástico tradicional y la tecnología informática moderna en todas las direcciones, los métodos tradicionales de diseño empírico se reemplazan rápida y eficazmente por el diseño analógico. Antes de diseñar y determinar el proceso de formación de plástico, ciertos datos o resultados predictivos deben estar disponibles, y la simulación de procesos suele ser necesaria. Este tipo de simulación antes de la producción real generalmente se divide en simulación física y simulación numérica. Aplicaciones típicas de la tecnología de simulación térmica.

1. Muchos eruditos han llevado a cabo experimentos de deformación de compresión térmica en diferentes tipos de aleaciones de titanio utilizando máquinas de prueba de simulación térmica/de fuerza, y han obtenido la curva de tensión de flujo del material, es decir, la relación tensión-tensión. La curva de tensión de flujo refleja la relación interna entre la tensión de flujo y los parámetros del proceso de deformación, y al mismo tiempo, es también la manifestación macroscópica de la estructura interna del material. Xu Wenchen [3] llevó a cabo una prueba constante de deformación por compresión de velocidad de tensión en un simulador térmico para estudiar el comportamiento dinámico de deformación térmica de la aleación de titanio TA15, calculó la energía de activación de deformación Q del material y observó la estructura de deformación térmica. La recritalización dinámica en la región de fase α es el principal mecanismo de suavizado del material, mientras que en la región de fase β el mecanismo de suavizado está dominado por la recuperación dinámica. A medida que disminuye la tasa de deformación.

2. Aplicaciones típicas de la tecnología de simulación numérica. Debido a que la tecnología de simulación numérica permite que el proceso de procesamiento térmico de aleación de titanio se reproduzca verdaderamente en el ordenador, los productores empresariales e investigadores científicos utilizan esta tecnología para estudiar la relación entre los parámetros de proceso ideales y las propiedades organizativas y mecánicas correspondientes para optimizar el proceso de producción actual y el propósito de reducir el costo de desarrollo de nuevos productos, nuevos procesos y nuevos materiales. Et al. estudió la evolución de α fase en el proceso de forja de aleación de titanio TC21 con estructura lamelar en la zona bifásica. La simulación y el análisis de la ley de cambio del campo de temperatura y el campo de tensión durante el proceso de forja y el análisis cuantitativo de cuanto menor sea el cambio de la morfología de la fase alfa, la morfología tiende a esferoidizarse. Los resultados muestran que el campo de tensión y el campo de temperatura afectan la evolución de la fase escamosa. Bajo la condición de tensión más baja, el borde del material de forja se recrystalizará rápidamente debido al rápido descenso de temperatura, y la temperatura del centro del material de forja será mayor.

La diversidad de la microestructura de las aleaciones de titanio tiene una relación regular con el proceso de producción multiproceso de aleaciones de titanio y la diversidad de cada proceso. Esta compleja conexión determina que los métodos tradicionales son difíciles de predecir y controlar la estructura y las propiedades de las aleaciones de titanio. Con el desarrollo de la tecnología de simulación informática y numérica en los últimos años, el método de simulación numérica de microestructura se ha convertido en una poderosa herramienta para obtener la relación cuantitativa de la influencia de los principales parámetros de proceso en la macroscópica y microestructura de piezas formadas en caliente. El uso de la tecnología de simulación numérica para reproducir la evolución de la microestructura no sólo puede profundizar en la comprensión del mecanismo de cambio de estructura, promover el desarrollo de las teorías existentes, sino también mejorar la estructura del material y optimizar el proceso de preparación del material, obteniendo así las propiedades mecánicas esperadas del material.