鈦合(he)金因(yin)其(qi)低密度、高比強和抗(kang)蠕變(bian)(bian)性(xing)等(deng)優異性(xing)能，在航空(kong)航天等(deng)領域得到了廣泛的(de)應用(yong)。鈦合(he)金具有延展性(xing)低、變(bian)(bian)形(xing)抗(kang)力大和各(ge)向(xiang)異性(xing)明顯(xian)等(deng)特(te)點，因(yin)此鈦合(he)金對熱變(bian)(bian)形(xing)工藝參(can)數十分敏感。

　　模擬技術在鈦合金熱加工領域的應用

　　鈦(tai)合(he)(he)金(jin)通常(chang)需要在β單相區或α β兩(liang)相區進行熱(re)加(jia)工來獲得(de)具有(you)一定組織和(he)性能的(de)產(chan)品。而(er)熱(re)加(jia)工參數(shu)的(de)選擇(ze)對鈦(tai)合(he)(he)金(jin)的(de)加(jia)工性能與顯微(wei)組織都(dou)產(chan)生重要的(de)影響。近年來，國內在鈦(tai)合(he)(he)金(jin)熱(re)加(jia)工領域(yu)的(de)研究日漸增多(duo)，其中熱(re)模(mo)(mo)擬技術(shu)和(he)數(shu)值模(mo)(mo)擬技術(shu)在鈦(tai)合(he)(he)金(jin)熱(re)變形機制和(he)組織演變規律方面的(de)應(ying)用尤為突出。

　　熱模擬技術的典型應用

　　眾多(duo)學者利用熱(re)(re)(re)/力(li)模擬試驗(yan)機(ji)(ji)對不同(tong)類(lei)型的(de)鈦合(he)金(jin)進行了熱(re)(re)(re)壓縮變(bian)形(xing)實(shi)驗(yan)，獲得了材(cai)料(liao)(liao)的(de)流(liu)動應(ying)力(li)曲(qu)線(xian)即應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)關系。流(liu)動應(ying)力(li)曲(qu)線(xian)反映了流(liu)動應(ying)力(li)與變(bian)形(xing)工藝參數之間(jian)的(de)內(nei)在(zai)關系，同(tong)時(shi)，也是(shi)材(cai)料(liao)(liao)內(nei)部組織變(bian)化(hua)的(de)宏觀表現。徐文臣等在(zai)熱(re)(re)(re)模擬機(ji)(ji)上進行了恒應(ying)變(bian)速率壓縮變(bian)形(xing)試驗(yan)，研究TA15鈦合(he)金(jin)的(de)動態(tai)熱(re)(re)(re)變(bian)形(xing)行為，計算(suan)了材(cai)料(liao)(liao)的(de)變(bian)形(xing)激活能Q并觀察了熱(re)(re)(re)變(bian)形(xing)組織。在(zai)α相(xiang)區動態(tai)再(zai)結晶是(shi)材(cai)料(liao)(liao)的(de)主(zhu)要軟(ruan)化(hua)機(ji)(ji)制，而(er)在(zai)β相(xiang)區軟(ruan)化(hua)機(ji)(ji)制則(ze)以動態(tai)回復為主(zhu)。

　　數值模擬技術的典型應用

　　由(you)(you)于數值模擬(ni)(ni)技術(shu)使得鈦合金熱(re)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)過程可(ke)以(yi)真實地(di)在(zai)計算(suan)機上再(zai)現，所以(yi)企業生產者(zhe)和科(ke)研(yan)(yan)(yan)工(gong)(gong)作者(zhe)都利用此(ci)技術(shu)研(yan)(yan)(yan)究理(li)想(xiang)工(gong)(gong)藝(yi)參數與相應(ying)組織、力學性(xing)能的(de)關系，達到優化現行(xing)生產工(gong)(gong)藝(yi)和降(jiang)低(di)(di)(di)新產品、新工(gong)(gong)藝(yi)、新材料研(yan)(yan)(yan)制成(cheng)本的(de)目的(de)。邵暉[11]等(deng)研(yan)(yan)(yan)究了片狀(zhuang)組織TC21鈦合金在(zai)兩相區鍛(duan)造過程中的(de)α相演變(bian)。采用DEFORM軟件模擬(ni)(ni)分(fen)(fen)析了鍛(duan)造過程中溫(wen)度(du)場(chang)、應(ying)變(bian)場(chang)的(de)變(bian)化規律并定量分(fen)(fen)析了α相的(de)形貌變(bian)化，Feret Ratio越小，形貌趨于球(qiu)化。結果表明，應(ying)變(bian)場(chang)與溫(wen)度(du)場(chang)影響(xiang)片狀(zhuang)相演變(bian)，在(zai)較低(di)(di)(di)的(de)應(ying)變(bian)條件下(xia)，鍛(duan)料邊(bian)部由(you)(you)于溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)(di)(di)較快，再(zai)結晶充分(fen)(fen)，鍛(duan)料中心位(wei)置(zhi)溫(wen)度(du)較高。

　　微觀組織演變模擬研究

　　鈦(tai)合(he)金(jin)顯微組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)多(duo)樣性(xing)(xing)與鈦(tai)合(he)金(jin)多(duo)工序的(de)(de)生(sheng)產過程(cheng)(cheng)以(yi)(yi)及各(ge)工序過程(cheng)(cheng)的(de)(de)多(duo)樣性(xing)(xing)有著(zhu)(zhu)規律(lv)性(xing)(xing)的(de)(de)聯系(xi)。這種復雜聯系(xi)決定(ding)了傳(chuan)統方法很難對鈦(tai)合(he)金(jin)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)與性(xing)(xing)能進行預測和控制(zhi)。隨(sui)著(zhu)(zhu)近年(nian)計算機與數(shu)值模(mo)擬(ni)技(ji)術的(de)(de)發展，微觀(guan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)數(shu)值模(mo)擬(ni)方法成為獲得主要工藝(yi)參數(shu)對熱(re)成形工件宏觀(guan)和微觀(guan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)影響的(de)(de)定(ding)量關系(xi)的(de)(de)有力(li)工具。采用數(shu)值模(mo)擬(ni)技(ji)術再現(xian)微觀(guan)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)演化過程(cheng)(cheng)，不僅可(ke)以(yi)(yi)加深(shen)理(li)解組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)變化機理(li)，促進現(xian)有理(li)論的(de)(de)發展，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)(yi)改善(shan)材(cai)(cai)料(liao)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)結構和優化材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)制(zhi)備工藝(yi)，從而(er)獲得材(cai)(cai)料(liao)預期(qi)的(de)(de)力(li)學能。

　　與傳統工(gong)(gong)藝(yi)試錯(cuo)法相比，采取模(mo)擬技術作為研發手段可縮短研制(zhi)周期、降低生(sheng)(sheng)產成本、優(you)化生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝(yi)，從而達(da)到提高生(sheng)(sheng)產效率和增長經濟(ji)效益(yi)的目的。而鈦合金因價(jia)格昂(ang)貴、生(sheng)(sheng)產周期長，其生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝(yi)的研究迫(po)切需要模(mo)擬技術來為之開辟捷(jie)徑，攻(gong)克熱加工(gong)(gong)溫度范圍窄(zhai)、工(gong)(gong)藝(yi)—組織—性(xing)能(neng)關(guan)系復雜多(duo)樣等(deng)難(nan)題(ti)。

　　國內外(wai)已采(cai)用(yong)(yong)熱模(mo)擬(ni)技術和(he)數(shu)(shu)值模(mo)擬(ni)技術對鈦合金熱變形機制(zhi)與微(wei)觀(guan)組織(zhi)演變開展了(le)大量的(de)(de)研究(jiu)工(gong)作(zuo)，獲(huo)得了(le)力能參(can)數(shu)(shu)與工(gong)藝參(can)數(shu)(shu)、微(wei)觀(guan)組織(zhi)關系等(deng)結果，可起到優(you)化(hua)生產(chan)工(gong)藝、提高產(chan)品質量的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)和(he)效果。但是由于材(cai)料性能數(shu)(shu)據不準確、邊界條件和(he)摩擦參(can)數(shu)(shu)難貼(tie)近實(shi)際(ji)、宏(hong)觀(guan)變量研究(jiu)未涉及微(wei)觀(guan)組織(zhi)變化(hua)等(deng)因(yin)(yin)素，因(yin)(yin)此模(mo)擬(ni)結果跟實(shi)際(ji)生產(chan)相(xiang)比存(cun)在一定的(de)(de)誤(wu)差。

　　未來鈦合(he)金熱變(bian)(bian)形機(ji)制(zhi)及微觀(guan)組織(zhi)演變(bian)(bian)規律的研究須將(jiang)物(wu)理模擬技術和數值模擬技術有機(ji)結合(he)，建(jian)立(li)更加符合(he)實際生(sheng)產過程(cheng)的宏觀(guan)有限元模型，并(bing)將(jiang)其(qi)與(yu)微觀(guan)組織(zhi)演變(bian)(bian)模型耦合(he)，力求模擬結果不僅能為現場生(sheng)產提供理論(lun)依據，而且能夠(gou)定量地指導現場工藝，最終達到實時跟蹤變(bian)(bian)形過程(cheng)、控制(zhi)產品質量的目的。