利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度750～930℃及应变速率0.001～1 s-1范围内进行热压缩试验,研究了近β型钛合金TC18在热变形过程中的力学行为特点,建立了本构模型,用以实现不同变形条件下的流变应力预测.研究结果表明:试验合金的热变形流变应力对变形温度和应变速率敏感.随着变形温度升高和应变速率的降低,最大变形抗力减小,且使得流变曲线在较小应变下即达到稳态.采用五次多项式进行本构模型的数学拟合,具有高的精度,可以较准确地对不同变形条件(温度、应变速率及应变)下流变应力进行预测./力模拟试验机上进行．以10℃/s的加热速率将试样升温至变形温度(750℃、800℃、850℃、870℃、890℃、910℃、930℃)，保温10min以均热，热压缩的应变速率分别选择为0．001s－1、0．01s－1、0．1s－1、1s－1，变形量为50%(真应变0．693);变形完毕后立即水冷，同时获得不同变形条件下的真应力-真应变曲线．2试验结果分析与讨论2．1真应力-真应变曲线TC18钛合金的真应力-真应变曲线如图2所示．由该图可见，TC18钛合金在高温变形时流变应力达到峰值之前，应力随应变量的增大而迅速增大．特别在高应变速率下，变形温度较低时，材料在较小的应变下就达到了峰值应力;而在高温变形时，在较小应变时出现了应力峰，随后应力迅速降低后不久又再次上升，见图2(a)，此小应变下的应力峰，主要与β相的不连续屈服有关，且温度越高，应变速率越大，本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com该不连续屈服现象越明显［4-8］．当流变应力达到峰值后，随着应变量的增加，流变应力由于材料发生回复和动态再结晶等软化而逐渐降低，其中变形温度低于850℃时，流变应力下降趋势明显;在相同应变速率下，流变应力随变形温度升高而降低;在相同变形温度下，流变应力则随应变速率增大而增大，且在应变速率较低时，在相对较低的应变下，应力就可到达稳态值，即此时硬化与动态软化达到平衡，应力基本保变硬化指数．联立式(3)、(4)得Z=?εexp［Q/(ＲT)］=A［sinh(ασ)］n．(5)将式(3)、(4)两式联立并分别取对数可得ln?ε=lnA－QＲT+nln［sinh(ασ)］．(6)当温度恒定时，式(6)两边分别对ln［sinh(ασ)］求偏导可得n=?ln?ε?ln［sinh(ασ)］．(7)图3ln?ε－lnσ的关系过程中流变应力预测-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压倒角机滚圆机图4ln?ε－σ关系图Fig应变速率不变时，式(6)两边分别对1/T求偏导可以得到热变形激活能Q的求解公式:Q=nＲ?lnsinh(ασ)?(1[]/T)．(8)将真应变为0．5，不同变形温度、应变速率下的应力分别带入式(6)中并对ln?ε－ln［sinh(ασ)］进行线性回归处理，如图5，同样对ln［sinh(ασ)］－1000/T关系进行线性回归，如图6．相关系数均在0．97以上，计算得到n的平均值:双相区为3．41，单相区为2．80;合金的热变形激活能Q:双相区为304．92kJ爛mol－1，单相区为252．35kJ爛mol－1．对式(5)两边取自然对数得lnZ=nln［sin(ασ)］+lnA．(9)计算出各应变速率、变形温度下对应的Z值，对lnZ－ln［sinh(ασ)］关系作图并进行线性回归，如图7所示．过程中流变应力预测-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港倒角机液压倒角机滚圆机本文由公司网站滚圆机网站 转载中国知网整理! http://www.gunyuanjixie.com