TC11钛合金热变形流变行为与半经验本构模型构建

本文主要探讨了TC11钛合金的流变行为及其半经验本构模型，这是在材料科学领域的一个重要研究方向，特别是在航空工业和高温应用中，钛合金因其轻质、高强度和耐腐蚀性而备受关注。作者杨艳慧、边丽虹等人，来自西北工业大学材料学院和中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，他们的研究目标是提升TC11钛合金热变形过程的预测精度，从而提高其构件的质量。 首先，他们通过加热试验，在880至1020℃的温度范围内，研究了TC11钛合金的加热温度与其内部β相体积分数之间的关系，这对于理解合金的微观结构变化及其对性能的影响至关重要。随后，通过热压缩试验进一步探究了在不同温度（880~1020℃）和应变速率（0.01~10s^-1）下的流变行为，利用Arrhenius方程构建了峰值应力本构方程，这种方程可以描述材料在受力下的应力-应变关系。 接着，作者考虑了TC11钛合金热变形过程中两个关键的软化机制——动态回复和动态再结晶。他们采用了分段函数的形式来构建这两个机制下的本构方程，以反映材料随温度和应变速率变化时的不同行为。此外，他们引入了一个基于β相体积分数的修正因子，以精细化模型，确保对TC11钛合金流变特性的准确描述。 最终，通过与实验数据的对比，他们发现所建立的半经验本构模型能够有效地预测TC11钛合金的流动应力，并且在相变点以上的部分，该模型的拟合精度高达96%以上。这表明模型具有很高的实用价值，对于工程师在设计和优化TC11钛合金热处理工艺以及材料选择上提供了有力的理论支持。 本文的研究成果不仅对TC11钛合金的热加工工艺优化有实际意义，也为其他钛合金的热力学行为建模提供了一种参考方法。同时，它也体现了材料科学家们通过实验研究与数学建模相结合，不断提升材料性能和加工效率的科研精神。