基于人工神经网络的Mg-Zn-Zr-Ce合金热压缩变形研究

为研究含稀土元素铈的镁合金中高温流变行为,利用热模拟试验机对Mg-6Zn-0.5Zr-1.5Ce合金在变形温度523～673 K、应变速率0.001～1 s-1范围内进行热压缩实验.基于真应力真应变实验数据构建了单隐层前馈误差反向传播人工神经网络模型,利用该模型对ZK60-1.5Ce合金的流变应力行为进行预测,并分析了变形温度、应变速率与真应变对流变应力的影响.研究表明:Ce添加可显著细化晶粒;该镁合金的流变应力随变形温度降低和应变速率升高而增加;其流变应力行为可用双曲正弦函数进行描述,依据峰值应力拟合求得该合金的表观激活能为161.13 kJ/mol;变形温度和应变速率对流变应力的影响高于真应变.所建立的人工神经网络模型可以很好地描述该镁合金的流变应力,其预测值与实验数值吻合良好.     

30%Mo/Cu-Al2O3复合材料的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为450～750℃、应变速率为0.01～5s-1、总应变量0.7的条件下,对30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行研究和分析。实验结果表明30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用30%Mo/Cu-Al2O3复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,确定了热加工工艺参数为变形温度650～750℃,应变速率0.01～0.1s-1。     

5052+Er铝合金的热变形行为研究

在Gleeble-3500型热/力模拟试验机上对5052+Er合金进行了高温压缩热变形,研究了变形温度和应变速率对5052+Er合金高温压缩行为的影响。结果表明:当应变速率为0.01 s~(-1)时,真应力-真应变曲线表现出典型的动态再结晶特征;当应变速率为0.1 s~(-1)和1 s~(-1)时,曲线表现出动态回复特征;继续增加应变速率至10 s~(-1)时,流变应力达到峰值后出现后锯齿状波动,此时的合金已经发生了动态再结晶;随着变形温度的升高和应变速率的减小,5052+Er合金的流变应力会逐渐减小;5052+Er合金热压缩变形的流变应力方程为:■不同热变形条件下峰值应力的计算值与测量值的误差在10%以内。     

Cu-Cr-Zr-Ce合金高温热变形行为研究

Cu-Cr-Zr系合金是一类高强度高导电集成电路用引线框架铜合金。在Gleeble-1500D热模拟实验机上,采用等温压缩实验研究了Cu-Cr-Zr-Ce合金在变形温度为600～800℃、应变速率为0.01～5s-1条件下的流变应力的相互变化规律,测定了其真应力-应变曲线,并利用光学显微镜分析了合金在热压缩过程中的组织演变规律。结果表明,Cu-Cr-Zr-Ce合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态回复特征,其流变应力和峰值应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;且变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态回复和再结晶。在上述实验基础上,基于流变应力、应变速率和温度的相关性,计算出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q,并建立了其等温压缩塑性变形过程的流变应力与变形温度和应变速率之间关系的本构方程。     

5083铝合金热压缩流变应力曲线修正与本构方程

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究5083铝合金在变形温度为523~723K、应变速率为0.01~10s-1、真应变为0~0.7条件下的高温流变应力行为。基于热传导对合金变形热效应的影响,对流变应力曲线进行了变形热修正。结果表明:热传导对变形过程中产生的温升影响不可忽略,其影响随着真应变的增加而更加显著;修正后的流变应力对峰值应力影响不大,但稳态流变应力软化趋势得到一定程度的减弱。建立了Zener-Hollomon参数的本构方程,可对5083铝合金在不同变形条件下的流变应力进行预测,温升修正后的流变应力值与本构方程的预测值吻合较好,平均相对误差仅为5.21%。     

Ti-3Al基合金高温变形行为及其流动应力模型

在Thermecmastor-Z型热模拟试验机上对Ti3Al基合金进行等温恒应变速率压缩实验,实验选取的变形温度范围为950～1350℃,应变速率范围为0.001～10s-1,高度压下量为70%。利用实验数据绘制出流动应力-应变曲线,研究了Ti3Al基合金的高温变形行为,并运用逐步回归方法构建出该合金的流动应力模型。结果表明,Ti3Al基合金的流动应力随着应变速率的增加而升高,随温度的升高而降低。误差分析表明,该流动应力模型具有较高的精度,可用于指导Ti3Al基合金热加工工艺的制定。     

一种典型钛合金Ti-Al-Cu-Si的半固态变形

采用Gleeble-3500热模拟实验机对Ti-Al-Cu-Si钛合金在温度为1 000~1 200℃之间,应变速率为0.005～5/s之间,变形程度为40%～70%的条件下进行了高温热压缩实验研究.分析了实验合金高温变形时流变应力与应变速率、变形温度及变形程度之间的关系以及组织变化,为优化变形加工条件提供依据.实验结果表明:在恒应变速率的条件下,合金的真应力水平随着温度的升高而降低,合金的稳态流变应力随应变速率的增大而减小.随变形程度的增大真应力减小.     

7075Al/SiCp复合材料的热压缩变形流变应力和组织行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上对喷射沉积7075Al/SiCp复合材料进行高温压缩变形实验,实验条件为:变形温度300～450℃,应变速率0.001～1s-1.结果表明:7075Al/SiCp复合材料的流变应力大小受到变形温度和应变速率的强烈影响,流变应力随应变的增加而逐渐增加,出现一峰值后逐渐下降;流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低.可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述7075Al/SiCp复合材料高温压缩变形流变应力.随着变形温度的升高和应变速率的降低,7075Al/SiCp复合材料热变形过程中SiCp的分布逐渐均匀化,有利其热加工性能的改善.     

Al-35Si高硅铝合金热变形行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟机对电子封装用Al-35Si高硅铝合金进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验,温度范围为370～550℃,应变速率为0.05～0.45s-1,得到了其真应力-真应变曲线.结果表明:在实验范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,在不同变形条件下真应力软化机制分别受动态回复和动态再结晶控制,并且应变速率敏感性指数m随温度的升高呈上升趋势.     

41Cr4钢高温加工过程流变应力模型建立

为了获得高温加工过程中41Cr4钢的动态再结晶体积百分数、真应力、真应变以及稳态应力和稳态应变,在不同变形温度、变形量和变形速度条件下,在GLEEBLE 3500试验机上完成了物理模拟试验.实验结果表明:变形刚开始时位错密度增大较快,因此应力迅速增大,产生加工硬化过程,随着应变的累积,动态回复的发生导致应力增加速度减慢,当应变进一步增大到超过临界应变时,动态再结晶软化导致流变应力降低.在此基础上建立41Cr4钢的流变应力模型时,考虑了加工硬化、动态再结晶以及动态回复对流变应力的影响,给出了与实验值比较接近的41Cr4钢的流变应力模型.     

TA12钛合金热变形微观组织演变及变形参数优化

在应变速率为0.01~10 s-1,变形温度为870~1 070℃,最大变形量为80%的条件下,利用Gleeble-3800热模拟机对TA12合金高温压缩变形行为进行研究。依据实验结果绘制真应力-应变曲线,分析变形参数与组织的关系。同时把应力-应变曲线作为计算应变速率敏感指数m、功率耗散因子η、失稳判据ξ的底层数据,研究应变速率、变形温度、变形量共同存在对应变速率敏感指数m、功率耗散因子η的影响,绘制失稳图对失稳区域进行识别,并将功率耗散图和失稳图叠加构建热加工图。结果表明,在变形温度较低时,温度的影响主要表现为α相形态和数量的变化,在变形温度较高时,主要表现为β晶粒粗化;应变速率的影响主要表现在变形时间上;较高的η和ξ区域为良好加工区域,较低的η和ξ的失稳变形参数区域为加工避免区域。本批次合金适宜加工参数为温度910~970℃,应变速率0.01~0.3 s-1。     

Cu-12％Al合金高温压缩变形过程本构关系的BP神经网络模型

以Gleeble-1500热模拟试验机上高温压缩实验所得实测数据为基础,根据BP（Back Propagation）人工神经网络算法原理,建立了Cu-12％（质量分数,下同）Al合金高温压缩变形过程真应力与真应变、应变速率和变形温度关系的神经网络预测模型。结果表明：BP神经网络用于Cu-12％Al合金高温压缩变形过程的本构关系建模是可行的,真应力预测值与实验值之间的平均相对误差小于1．8％,可很好地反映实际变形过程的特征。     

ZK60镁合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在温度250～400℃、应变速率0.001～1s-1、最大变形程度105%的条件下对ZK60镁合金进行了高温压缩模拟实验研究。分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了变形激活能和应力指数,并观察了热压缩变形过程中组织的变化。结果表明,合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而减小;在给定的变形条件下,计算出合金的变形激活能为63～130kJ/mol,应力指数为2.78～3.79;降低变形温度和提高应变速率可使再结晶晶粒的平均尺寸减小。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金高温塑性变形行为研究

以Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金为研究对象,采用热模拟等温压缩的试验方法,利用Arrhenius关系式,分析了合金应力与应变的关系,同时利用金相显微镜和扫描电镜,观察合金在热变形过程中组织的演变。结果表明,合金高温等温压缩变形的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且当应变速率ε一定时,温度升高,峰值流变应力下降,当温度一定时,应变速率ε增大,峰值流变应力和它所对应的应变值均提高;变形过程中随着温度的升高,合金发生不同程度的再结晶。当变形温度为623K时,组织变化以动态回复为主,变形温度提高到673K,开始出现再结晶现象,温度达到773K时得到完全再结晶组织。     

TA15钛合金高温变形行为研究

通过热模拟压缩试验,研究了TA15钛合金的高温变形行为。结果表明:应变速率较小时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小;应变速率较大时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大;变形温度较高时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。同时,还建立了TA15钛合金高温变形时的流动应力本构方程,方程的计算值与实验数据吻合较好。     

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.     

SiC_P/Al-Cu复合材料的高温热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对SiC_p/Al-Cu复合材料进行压缩实验,研究其在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的高温塑性变形行为。由实验得出变形过程中的应力-应变曲线,建立了热变形本构方程和加工图。结果表明:复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,在实验条件下平均热变形激活能Q为320.79kJ/mol。确定了加工图中的稳定区和失稳区,分析了加工图中不同区域的显微组织结构,失稳区存在颗粒破裂、孔洞等。     

Monel400合金热压缩变形流变应力本构方程

目的研究Moenl400合金的热变形流变行为,确定合金热压缩变形的流变应力本构方程。方法在Gleeble1500热模拟机上对Ni-Cu固溶体单相合金Monel400进行等温热压缩实验,研究Monel400合金在变形温度为1173~1423 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)时的流变应力;Monel400合金的本构模型为含有ZenerHollomon参数的双曲正弦函数模型,通过回归分析获得了材料常数Q,ln A,n,α与真应变ε的关系;并对不同变形条件下的实测值与计算值进行对比。结果 Moenl400合金的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而降低;Moenl400合金流变应力的计算值与实验值吻合较好。结论通过计算得到的本构模型能够较好地表征Monel400合金的高温流变特性。     

Mg-9Gd-3Y-0．3Zr合金高温塑性变形行为研究

以Mg-9Gd-357-0．3Zr合金为研究对象，采用热模拟等温压缩的试验方法，利用Arrhenius关系式，分析了合金应力与应变的关系，同时利用金相显微镜和扫描电镜，观察合金在热变形过程中组织的演变。结果表明，合金高温等温压缩变形的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型，并且当应变速率；一定时，温度升高，峰值流变应力下降...     

ZK60镁合金热压缩变形行为

为了研究ZK60镁合金的热变形行为,采用Gleebe-1500热模拟机在变形温度为423～673K、应变速率为0.001～10s-1条件下对合金进行的热压缩试验.分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立合金流变应力本构方程,并观察合金变形过程中的显微组织演变.结果表明:变形温度低于473K且应变速率大于0.1s-1时试样发生宏观开裂;在变形温度较高和应变速率较低时,合金真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征.随变形温度升高和应变速率的降低流变应力减小,热压缩后的组织中再结晶现象越明显;应变速率越高,再结晶晶粒越细小.