大型钛合金薄壁件数控热拉伸蠕变复合精确成形技术研究

大型钛合金薄壁构件是航空航天领域耐高温、长寿命要求采用的先进轻量化结构，其精确成形难度大、过程复杂。本项目针对其高精度、高质量成形难题，将数控热拉伸成形和热蠕变成形相复合，发展一种独特的钛合金薄壁件数控热拉伸蠕变一体化成形技术，研究大型钛合金薄壁件复合化精确成形工艺和理论。通过本项目的研究，建立钛合金薄壁件数控热拉伸蠕变复合成形工艺原型系统，突破热拉伸蠕变复合成形的温度、拉力、时间等多参数耦合变形控制方法，基于材料高温蠕变理论及数值模拟技术，研究钛合金板材热拉伸蠕变复合成形的本构建模方法，实现热拉伸蠕变复合成形工艺仿真、参数优化及回弹预测和控制，进而掌握数控热拉伸蠕变复合成形工艺和质量控制技术，解决大型钛合金薄壁件高精度、高质量成形难题，为新一代飞机的研制在成形制造方面提供成形理论新方法和先进实用新技术，满足新一代军机和大型客机长寿命、高可靠性、低成本对工艺技术的需求。

大型钛合金薄壁构件是航空航天耐高温、长寿命要求采用的先进轻量化结构，其精确成形难度大、过程复杂。项目针对其高精度、高质量成形难题，将数控热拉伸和热蠕变成形相复合，发展了一种独特的钛合金薄壁件数控热拉伸蠕变一体化成形技术，研究了其复合化精确成形工艺和理论，为解决新一代飞机大型钛合金构件的精确成形难题提供了有效的方法，满足了新一代飞机长寿命、高可靠性、低成本对工艺技术的需求。.项目开展了钛合金材料性能基础试验与本构建模、热拉伸蠕变复合成形建模仿真优化、热拉伸蠕变复合成形工艺系统、成形工艺基础试验与应用验证试验等研究，突破了钛合金数控热拉伸蠕变复合成形仿真建模与工艺优化、回弹量精确控制、成形温度/载荷/时间等多参数耦合变形控制、热环境工装温度自适应闭环控制等关键技术，实现了热拉伸蠕变复合成形工艺仿真、参数优化及回弹预测和控制，进而掌握了数控热拉伸蠕变复合成形工艺方法和质量控制技术，进行了应用验证，解决了大型钛合金薄壁件高精度、高质量成形难题。具体研究工作如下：.通过高温拉伸和应力松弛试验研究了TC4和TA15等钛合金的高温流变和应力松弛行为，掌握了成形温度、应变速率和预变形等对成形性能的影响规律，并建立了TC4等钛合金板热成形极限；研究了成形工装结构形式、复合加热方式、温度闭环调控方法，提出了分区辅助加热和自阻加热相结合的复合加热方法；构建了工艺原型系统，通过试验获得了成形温度和蠕变时间对强度/疲劳寿命/微观组织的影响规律，揭示了钛合金热拉伸蠕变复合成形的变形机理；建立了钛合金热拉伸及蠕变成形本构模型，开展了拉伸和蠕变复合成形过程数值仿真研究，揭示了成形过程中薄壁件内部温度及应力应变等的变化规律，掌握了成形温度和蠕变时间等参数对成形精度的影响规律；建立了钛合金薄壁件数控热拉伸蠕变复合精确成形工艺设计方法和仿真流程，开发了专用工艺设计仿真系统，提出了钛合金薄壁件热拉伸蠕变复合成形工装设计方法，研发了专用工装系统，并针对飞机典型钛合金挤压型材零件的精确成形进行了新工艺的应用验证，实现了大型钛合金挤压型材零件的一次精确成形，贴模精度达到0.3mm以内，显著提高了成形精度和效率，验证了其解决大型钛合金薄壁件精确成形难题的有效性和实用性。.项目培养博士生5人，已毕业3人，硕士生8人，已毕业6人；发表论文16篇，其中SCI检索9篇，EI检索1篇；申请发明专利4项，其中已授权2项。