翼类钛合金零件超塑成形_扩散连接关键工艺研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文翼类钛合金零件超塑成形/扩散连接关键工艺研究姓名：王荣华申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈明和20090101南京航空航天大学硕士学位论文摘要在航空航天工业中钛合金翼类零件的传统制造方法是采用焊接、铆接、螺接等连接方式把单个零件装配起来其主要缺点是零件数量多装配难度大可靠性差给现代飞机的制造带来诸多不便。超塑成形/扩散连接（SPF/DB）工艺的出现改变了翼类零件传统制造方法的连接形式同时在提高飞行器性能、减少构件重量、降低制造成本等方面具有传统制造工艺无法比拟的优越性。翼类零件大多属于多层板结构。在国外翼类零件的SPF/DB技术早已成为航空航天工业的研究热点但在国内这种技术仅仅处于试验阶段并没有进入实质性的大规模工程应用阶段。因此对翼类零件多层板结构SPF/DB工艺的研究就显得尤为重要。本文针对TC4钛合金翼类零件结构进行了深入的超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺研究成功制备出双层板及三层板翼类样件提出了关键工艺的解决方案主要内容如下:首先基于金属超塑成形和扩散连接基本原理结合相关理论利用有限元软件Marc对一定条件下的TC4钛合金双层板及三层板结构超塑成形过程进行了模拟对构件的壁厚分布、贴模情况及沟槽等作出了预测分析同时也获得了等应变速率下的压力-时间控制曲线为后续实验的进行提供了参考依据。其次结合有限元模拟结果设计出相应的模具对翼类钛合金零件两层板及三层板结构进行了超塑成形、超塑成形/扩散连接实验成形出样件。最后根据实验结果对板料厚度分布、晶粒组织及扩散连接焊合率进行了分析提出了实验过程中的关键工艺解决方案包括密封、进气、排气、止焊、沟槽控制、成形环境保护以及壁厚控制等同时对三层板夹芯结构的气体加压扩散连接/超塑成形实验提出了一些建议为后续研究提供一定的基础。关键词：超塑成形/扩散连接有限元模拟钛合金翼类零件关键工艺I翼类钛合金零件超塑成形/扩散连接关键工艺研究ABSTRACTInaerospaceindustrythetraditionalmanufacturetechnologyforassemblingaerofoilpartoftitaniumalloywasusingrivetingboltingweldingandotherconnectionformswhichhassomedisadvantagesincludinglargepartquantitygreatassemblydifficultypoorreliabilityandithasbroughtmanyproblemsforcurrentaircraftmanufacturing.Theappearanceofsuperplasticforminganddiffusionbondingtechnologyhaschangedthisconnectionformsandithassomeadvantagesoverthetraditionalmanufacturetechnologiesinmanyaspectssuchasimprovingvehicleperformancereducingcomponentweightandproducecostandsoon.Mostaerofoilpartsbelongtomultilayerstructureform.InoverseatheSPF/DBtechnologyforaerofoilpartwasa