改善钛合金组织结构和制备工艺提高力学性能

钛合金显微组织的多样性与钛合金多工序的生产过程以及各工序过程的多样性有着规律性的联系。这种复杂联系决定了传统方法很难对钛合金组织与性能进行预测和控制。随着近年计算机与数值模拟技术的发展，微观组织数值模拟方法成为获得主要工艺参数对热成形工件宏观和微观组织影响的定量关系的有力工具。采用数值模拟技术再现微观组织的演化过程，不仅可以加深理解组织变化机理，促进现有理论的发展，而且可以改善材料组织结构和优化材料的制备工艺，从而获得材料预期的力学能。

由于数值模拟技术使得钛合金热加工工艺过程可以真实地在计算机上再现，所以企业生产者和科研工作者都利用此技术研究理想工艺参数与相应组织、力学性能的关系，达到优化现行生产工艺和降低新产品、新工艺、新材料研制成本的目的。邵晖[11]等研究了片状组织TC21钛合金在两相区锻造过程中的α相演变。采用DEFORM软件模拟分析了锻造过程中温度场、应变场的变化规律并定量分析了α相的形貌变化，Feret Ratio越小, 形貌趋于球化。结果表明, 应变场与温度场影响片状相演变, 在较低的应变条件下, 锻料边部由于温度降低较快, 再结晶充分，锻料中心位置温度较高。

与传统工艺试错法相比，采取模拟技术作为研发手段可缩短研制周期、降低生产成本、优化生产工艺，从而达到提高生产效率和增长经济效益的目的。而钛合金因价格昂贵、生产周期长，其生产工艺的研究迫切需要模拟技术来为之开辟捷径，攻克热加工温度范围窄、工艺—组织—性能关系复杂多样等难题。国内外已采用热模拟技术和数值模拟技术对钛合金热变形机制与微观组织演变开展了大量的研究工作，获得了力能参数与工艺参数、微观组织关系等结果，可起到优化生产工艺、提高产品质量的作用和效果。但是由于材料性能数据不准确、边界条件和摩擦参数难贴近实际、宏观变量研究未涉及微观组织变化等因素，因此模拟结果跟实际生产相比存在一定的误差。未来钛合金热变形机制及微观组织演变规律的研究须将物理模拟技术和数值模拟技术有机结合，建立更加符合实际生产过程的宏观有限元模型，并将其与微观组织演变模型耦合，力求模拟结果不仅能为现场生产提供理论依据，而且能够定量地指导现场工艺，最终达到实时跟踪变形过程、控制产品质量的目的。