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复杂构件精密锻造技术的新进

展--

塑性体积成型与控制

论文题目：复杂精密锻造技术新进展

导师：袁林

学号：14S009112

姓名：王娜娜

专业：材料加工工程—锻压

复杂精密锻造技术新进展

摘要：随着科学技术的不断发展，钛合金构件的应用越来越广泛，大型化、精

密化将成为必然发展趋势。传统的自由锻及模锻形式，由于存在较多飞边并留

有大量切削，造成材料浪费，增加产品成本。因此，本文在深入研究钛合金材

料的基础上，分析并阐述有关钛合金复杂构件的精密塑性成形技术，以降低生

[1]

产成本、提高锻件承载力，推动钛合金复杂构件的应用与发展。复杂构件精密

锻造是一种先进的热加工工艺，结合课题研究与成果应用，国内钛合金的精密

[2]

锻造从简单圆盘件到复杂结构件，从中小锻件到大型整体锻件，从均质锻件到

功能梯度锻件等研究进展情况，并讨论锻造技术未来的发展方向。

关键词：钛合金，精密锻造，超塑性

前言：当前，我国航空工业所取得的发展成就举世瞩目。伴随着航空工业的崛

[3]

起和快速发展，钛合金复杂构件的整体化和有效的应对，研究钛合金复杂构

件精当明显，作为的现实意义。钛合金之所以在航空工业中倍受青睐，主要是

因为钛合金具有耐高温、高比强度、低密度、高抗腐蚀性以及能够焊接处理等

优点，所以航空飞行器和航天飞行器在提升自身的综合性能、降低自身重量时，

会优先考虑钛合金材料。由于钛合金及其构件的合成制作具有相当高的技术含

量，因此，钛合金材料使用数量的多少目前已经成为衡量航空(航天)飞行器[4]

先进程度的重要指标之一。但是为了实现航空(航天)飞行器总性价比的最优化，

需要对钛合金的使用比例进行必要的控制。当前航空航天领域对于航空(航天)

飞行器的总体要求是，安全。使用寿命长、性能优秀、速度高、自重轻，其中

降低航空(航天)飞行器的自身重量对于增加燃料、提高飞行器性能而言是至关

[5]

重要的。锻造是将模具与锻坯加热到一定的温度，是一种先进的热加工工艺，

具有的优点（1）显著减小材料的抗变形能力，从而大大提高锻造设备的实用能

力；（2）提高锻造材料的塑性，使低塑性材料的锻造成为可能；（3）工艺条件

易于控制，产品质量稳定。（4）避免模具激冷，大大提高材料的充填能力及充

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满型腔的能力，减少锻造残余应力，使得少无余量锻造成为可能，使锻件流线

非常合理。

一、钛合金材料的流变特性及超塑性

锻造技术主要包括锻造过程模拟技术，锻件设计技术，模具设计技术，模

具材料技术，模具真空熔铸技术，模具机加工及电加工技术，电坯技术，润滑

技术，等温超塑成型技术，锻件组织性能与控制技术，防止精锻件翘曲变形[7]

技术，精锻件数控锻造技术。TA15钛合金属于高铝含量近a型合金是飞机和发

动机结构的重要钛合金材料。钛的趟塑成形适用于航用球形燃料罐、机体构件、

[8]

V2500发动机前缘整流罩等部件的加上。该方法是将扳材放置在真空热装置巾

加热，上型压F，氩气氛中进行加压，用气体压力控制变形速度超成形nJ进

行复杂形状的深拉加工，比用锻造切削广，L占的金属利率高。接合加工包括

[9]

熔焊及固相接合，是板、管、棒材绀合成部件的必要方法。由于焊接变形、焊

接质的离散件、焊接区的铸造组织等会使焊接接头的性能下降，仅限于框架类、

关于钛合金等温锻造技术的相关研究已经有三十几年的历史基于此技术

[18]

的大型钛合金锻件类型也有不下数十种。资料显示，目前钛合金锻件投影面

积最大为0.4．8平方米。国外在该技术的研究和应用方面均早于国内，其中

一些技术也颇具代表性，例如，德国GKSS研究中心研发的等温锻造加工近