316LN钢裂纹萌生的临界损伤值

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,对316LN钢进行变形温度为950℃～1200℃,应变速率为0.005s-1、0.05s-1、0.5s-1和1s-1的高温拉伸实验,得到不同变形条件下的真应力-真应变曲线;根据曲线做拉伸卸载实验,利用光学显微镜(OM)观察空洞萌生,确定空洞萌生应变。采用Normalized Cockcroft&Latham准则,用DEFORM 2D模拟高温拉伸变形过程,通过实验与数值模拟结果对比,得到了在不同变形条件下裂纹萌生的临界损伤值。该临界损伤值受温度和应变速率的影响,随着温度的降低而增加,随应变速率的增加而增加。该值的确定,对316LN钢锻造裂纹的预测及锻造工艺的制定具有指导意义。     

7075铝合金高温变形及损伤极限

在350、400和450℃温度下,对7075铝合金拉伸试样进行了应变速率0.001、0.01和0.1s-1的恒应变速率法拉伸试验;对预缩颈试样进行了速度为0.9和9mm·min-1的恒速拉伸试验;利用DEFORM-2D有限元软件对恒速拉伸过程进行模拟。结果表明:变形温度为影响7075铝合金断裂极限的主要因素;7075铝合金在研究温度范围内C~L损伤模型临界损伤值在0.79~1.42范围内变化;棒料拉伸过程中损伤值由中心向表面逐渐减小。     

23CrNi3Mo钢热塑性行为及断裂机理

利用Gleeble-1500热模拟机进行热拉伸实验,研究了变形温度800~1200℃和应变速率0.002~20 s-1范围内23CrNi3Mo钢热塑性行为及断裂机理。结果表明:23CrNi3Mo钢具有优异的高温塑性。不同的变形温度下,峰值应力随温度线性降低,而随应变速率的增加峰值应力升高。应变速率2 s-1时,热拉伸过程中,高温断裂机制为韧性断裂,断口呈韧窝形貌。随着温度的升高,韧窝直径变小而深度增加。变形温度1050℃时,随应变速率的降低,断裂机制由韧性断裂转变为脆性断裂。应变速率高于0.2 s-1时,断口呈韧窝形貌;而应变速率低于0.2 s-1时,断口呈沿晶断裂形貌。高温拉伸断裂过程中,夹杂物的存在对裂纹的萌生与扩展有一定的影响作用。     

金属塑性损伤阈值

对45钢在Gleeble3500热模拟实验机上进行多道次拉伸实验,利用Lemaitre提出的弹性模量法,并结合Zener-Hollomon参数,建立损伤阈值与Z参数的关系;根据实验处理后的数据,分析变形温度、应变速率与损伤阈值之间的变化规律。结果表明,损伤阈值随着温度的升高而增大,随着应变速率的增大而减小,得到了损伤阈值与Z参数之间的关系。当应变速率较小(0.1s-1和1s-1)时,应变速率增大,断裂应变减小;当应变速率较大(5s-1)时,其应变速率与断裂应变的关系则无此变化规律。     

楔横轧韧性损伤模型中Zener-Hollomon参数的确定

为将温度和应变速率耦合到现存的韧性断裂准则中,文章利用Gleeble3500热模拟机对45钢进行压缩实验,采用最小二乘法计算Zener-Hollomon参数中的变形激活能Q,得到了45钢在温度1050℃~1200℃、应变速率1s-1~100s-1下的材料流动应力方程,不仅为韧性损伤模型的建立奠定了基础,而且可为应用韧性断裂准则模拟楔横轧心部缺陷的有限元模拟中的材料模型,提供基础数据。     

M35高速钢热塑性行为研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行热拉伸试验,研究了变形温度在950～1150 ℃范围内,变形速率为0.1 s-1、1 s-1时M35高速钢热塑性行为及断裂机理。结果表明：M35高速钢在试验条件下具有优异的高温塑性,峰值应力随变形温度升高线性下降,随应变速率增加相应升高。热拉伸过程中断裂机制都为韧性断裂,变形温度低于1100 ℃时断口呈韧窝状,随着温度升高韧窝直径变大、深度增加;变形温度高于1100 ℃时断口呈沿晶断裂。高温拉伸过程中,碳化物的大小、分布对M35高速钢的热塑性存在明显影响。     

DT14钢高温临界损伤值测定与计算机模拟

采用Gleeble Fracture Limit方法对DT14半钢材料的高温临界损伤值进行了测定,基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型,得到了变形温度为750~1200℃、应变速率为0.01 s-1条件下DT14钢的临界损伤值为0.42~0.52。对实际生产的锻造过程进行了计算机模拟研究,模拟结果表明:镦粗时材料的损伤值最大为0.397,材料处于安全范围内;后续拔长及最后出成品时,在坯料圆角处及底部区域、辊颈与辊身的圆角处损伤值超过了材料的临界值,材料开裂的倾向较大。     

支承辊材料45Cr4NiMoV钢高温临界损伤值测定方法与试验

45Cr4NiMoV钢是大型支承辊的重要材料,其热态成形过程中容易产生裂纹缺陷。深入研究该零件的裂纹形成机理,并对其进行精确预测具有重要意义,而材料的临界损伤值是预测该零件高温裂纹的重要判据。文章基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型,对临界损伤值的实验测定方法进行了理论分析与研究,采用GFL(Gleeble Fracture Limit)方法对45Cr4NiMoV钢高温临界损伤值进行了测定。实验测得,在变形温度为1100℃、应变速率为0.01s-1的条件下,45Cr4NiMoV钢的临界损伤值为0.63。     

Effects of Strain Rate and Temperature on Mechanical Property of Nickel-based Superalloy GH3230

对航空发动机用新型镍基高温合金GH3230在不同温度和应变速率下进行了高温拉伸-断裂试验,分析了应变速率和温度对该合金高温力学性能的影响。结果表明,随着应变速率的增加和温度的下降,合金的塑性流动应力有所提高,加工硬化指数下降。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得到应变速率敏感系数是一个独立于温度的常量,并计算出GH3230合金的变形激活能=441 kJ/mol。GH3230合金的热变形温度在1273 K左右时,合金在变形过程中能够充分再结晶,并得到晶粒细小、均匀的组织。SEM断口分析表明GH3230合金在高温下（1144~1273 K）应变率范围为10-3~10-1 s-1时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

TiAl合金高温变形过程临界损伤模型

运用Gleeble-1500D型动态热模拟试验机对Ti-47Al-2Nb-2Cr(摩尔分数,%)合金在温度为950~1150℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)进行热模拟压缩试验,通过对变形开裂后试样断口裂纹形貌的分析,阐明TiAl合金高温变形过程的开裂损伤机理。结果表明:在低温(1000℃)、高应变速率(0.1 s~(-1))条件下,TiAl合金高温变形开裂方式为沿45°剪切开裂,随着变形温度的升高和应变速率的降低,材料发生纵向自由表面开裂。采用二分法确定TiAl合金不同温度和应变速率下的临界变形量,引入考虑温度和应变速度参量的Zener-Hollomon因子,构建TiAl合金高温变形过程临界损伤模型。