TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究

武永; 周贤军; 吴迪鹏; 汤国伟; 陈明和

doi:10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.034

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TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究

论坛 | 更新时间：2025-10-30

- TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究
- 航空制造技术 2021年64卷第17期页码：34-40
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学,南京,210016
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.034
  中图分类号：
- 纸质出版：2021
- 稿件说明：
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武永，周贤军，吴迪鹏，汤国伟，陈明和. TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(17): 34-40.

WU Yong, ZHOU Xianjun, WU Dipeng, TANG Guowei, CHEN Minghe. Superplastic Forming and Diffusion Bonding Process for Four-Sheet Air Rudder of TC31 Titanium Alloy. Aeronautical Manufacturing Technology, 2021, 64(17): 34-40.
武永，周贤军，吴迪鹏，汤国伟，陈明和. TC31钛合金四层舵翼超塑成形/ 扩散连接工艺研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(17): 34-40. DOI： 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.034.

WU Yong, ZHOU Xianjun, WU Dipeng, TANG Guowei, CHEN Minghe. Superplastic Forming and Diffusion Bonding Process for Four-Sheet Air Rudder of TC31 Titanium Alloy. Aeronautical Manufacturing Technology, 2021, 64(17): 34-40. DOI： 10.16080/j.issn1671-833x.2021.17.034.

摘要

为研究 TC31 四层舵翼的超塑成形 / 扩散连接（SPF/DB）工艺，开展了高温拉伸、有限元仿真和舵翼件试验研究。结果表明，TC31 钛合金在 920℃和 0.001s–1 应变速率下，延伸率为 639%，展现了良好的超塑性能；四层舵翼超塑成形 / 扩散连接的 ABAQUS 仿真结果表明，最大减薄处位于预置块边缘单胞的圆角处芯板上，最大减薄率为 67.5%，最大真应变为 1.04；在 920℃，利用 0.2MPa 背压和芯板内阶梯加压方法，成功制备了无表面凹陷的 TC31 四层板舵翼件；在 920℃和 3MPa 压力下扩散 2h，扩散连接界面质量良好，焊合率达到 97% 以上。

Abstract

In order to study the superplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) process of TC31 titanium alloy four-sheet air rudder

the high temperature tensile test

finite element simulation and air rudder experiment were conducted. The results indicated that the optimal deformation strain rate of TC31 titanium alloy at 920℃ was 0.001s–1

and the maximum elongation rate was 639%

which showed good superplastic ability. The ABAQUS simulation results showed that the maximum thinning occurred at the edge of the preset block

the maximum thinning rate was 67.5%

and the maximum strain of core plate was 1.04. The four-sheet TC31 SPF/DB air rudder part with no surface depression was prepared by experiment with 0.2MPa back pressure and step pressure loading method applied. The interface quality of core plate diffusion bonding was good under the diffusion parameters of 920℃/3MPa/2h

and the welding rate was 97%.

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