挤压态ZK60镁合金棒材的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机对挤压态ZK60镁合金棒材进行热压缩实验,为ZK60镁合金热压缩变形时合理选择参数范围提供理论指导。分析应变速率、变形温度和流变应力之间的关系;构建ZK60镁合金流变应力本构方程;采用金相显微镜观察微观组织演化规律。结果表明:峰值应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大,且真应力-真应变曲线中表现出动态再结晶的特征;在给定参数下,通过本构方程计算得到ZK60镁合金的变形激活能Q为128.91kJ/mol,应力指数n为4.8519;降低变形温度、提高应变速率有助于减小再结晶晶粒的平均尺寸。     

基于平面应变热模拟的3Cr2Mo钢板材动态再结晶动力学分析

采用平面应变法研究3Cr2Mo钢板材动态再结晶过程。在Gleeble-3500模拟试验机上进行平面应变热模拟试验,应变速率为0.1～50 s-1,热变形温度为950～1 100℃。用平滑处理后的流变应力数据分析热变形过程中动态再结晶的演化过程,结合平面应变实验数据回归推导得到动态再结晶的激活能为309.05 kJ/mol。引入Zener-Hollomon参数,基于流变应力曲线,分析峰值应变的模拟方程。根据不同应变速率和温度下的流变应力结果,研究3Cr2Mo钢的动态再结晶转化过程,用Avrami方程建立动态再结晶动力学方程。通过动态再结晶转化体积分数实验数据和模型计算值的对比,验证了构建的动态再结晶动力学方程可较好地预测平面应变过程中的动态再结晶过程。     

含稀土的23Cr型双相不锈钢的高温变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在950-1200℃,应变速率为0.1-10s-1条件下进行了含稀土的23Cr型双相不锈钢的热压缩变形,获得了流变曲线,建立了热变形方程,分析了变形组织。结果表明：在流变曲线上既存在峰值应力也有稳态应力;在高温低应变速率条件下,峰值应变减小。上述变形条件下,试验钢的热变形激活能Q=436kJ/mol,表观应力指数n=3.91,热变形方程为：ε=2.41×1016[sinh（0.012σs）]3.91exp （-436000/RT）。奥氏体的动态再结晶在试验钢的动态软化机制中起主导作用且随着温度的升高和应变速率的降低越来越充分;而大应变下,铁素体的软化主要表现为较充分的动态回复。稀土元素影响了热变形时两相中Mo元素的再分配是稀土改善双相不锈钢高温塑性的重要原因之一。稀土使Mo在铁素体中浓度较低温度下降低,高温下升高;而奥氏体相中,使得Mo浓度在较低温度下升高而高温下降低。     

石墨烯增强铝基复合材料的热变形本构方程研究

采用热模拟实验机对石墨烯增强7075铝合金复合材料进行高温热压缩实验,变形温度为300～450℃、应变速率为0.001～1 s^-1,分析其在不同应变速率及温度条件下的高温流变应力特征,并以实验数据为基础,通过函数拟合确定包含应变、应变速率和温度等变形参数的双曲正弦本构方程。研究结果表明：铝基复合材料热压缩变形时流变应力随应变增加迅速增大,达到峰值应力后略有下降且出现锯齿状波动;给出的双曲正弦本构方程可以较好地描述流变应力与应变、应变速率及温度之间的关系,计算值与实验值吻合良好。     

碳化硅颗粒增强6168铝基复合材料热变形本构关系

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究碳化硅颗粒增强6168铝基复合材料(SiCp/6168Al)在变形温度为340~540 ℃、应变速率为0.001~10 s-1、真应变为0.7的条件下的热变形行为。结果表明:应变速率和变形温度对流变应力有明显的影响,在应变速率相同的条件下,流变应力随变形温度的升高而降低,相同的变形温度下,随应变速率的增加,流变应力也随之升高。采用双曲正弦模型求解SiCp/6168Al复合材料在不同真应变ε下的材料常数,并使用5次指数函数拟合出n、lnA、α和Q与真应变ε的关系式,建立流变应力σ与真应变ε的本构方程。利用该方程可以计算任意变形条件下的流变应力,该模型能较好地反映该复合材料的实际热变形行为。       

一种含氮高铬冷轧辊用钢的热变形行为研究

对一种8%Cr冷轧辊用钢在950～1200℃以0.1～10s~（-1）的变形速率进行热压缩变形,通过流变曲线分析、动力学分析及热加工图技术等方法表征其热变形时的力学行为,并对变形后的显微组织进行观察。结果表明：Cr8N钢的加工硬化率和流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,功率耗散百分数随着Z参数的增大而降低;上述变形条件下Cr8N钢的热变形激活能为542kJ/mol,加工硬化指数为5.25;获得了该钢的热变形方程以及Z参数和峰值应力间的关系。     

原位颗粒增强钛基复合材料高温流变行为

通过等温热压缩实验,研究了原位合成TiB和TiC增强Ti基复合材料在550°C~750°C、0.0001s~(-1)~0.0004s~(-1)应变速率条件下的高温流变行为。结果表明:该复合材料在高温塑性变形时,压缩流变应力随变形温度的提高而降低,随应变速率的提高而提高;材料的软化机制以动态回复为主,动态再结晶为辅;利用Arrhenius方程模型结合Zener-Hollomon修正参数计算出材料的热变形参数,建立了双曲正弦形式的本构方程。     

应变速率对18Cr-12Mn-0.55N高氮奥氏体不锈钢塑性流变行为的影响

研究了拉伸应变速率对高氮奥氏体不锈钢18Cr-12Mn-0.55N（质量分数/%）室温力学性能和塑性流变行为的影响.结果表明,随应变速率的升高,实验钢的屈服强度R0.2增大,断后延伸率A减小,抗拉强度Rm略有降低,断面收缩率Z变化不大;在各应变速率下,实验钢的塑性流变行为均可用Ludwigson模型进行描述;随应变速率的升高,实验钢的加工硬化能力和发生屈服时第一根位错开动所需的短程作用力降低;增大应变速率促进多系滑移和交滑移,降低瞬变应变,使实验钢的塑性流变行为在更低的应变水平符合Ludwik模型.     

Al-Mg-Si合金热压缩变形的流变应力方程

为了给制定和优化热加工工艺参数提供理论依据,采用Gleeble-1500热模拟机研究了含锆Al-Mg-Si合金在变形温度为653~803 K、变形速率为0.01~10s^-1条件下的热压缩变形的流变应力行为,并通过回归法建立材料变形的流变应力数学模型.结果表明：该合金为正应变速率敏感材料,真应力-真应变曲线存在明显的稳态流变特征;流变应力随着变形速率的增加以及变形温度的降低而增加;在较低变形温度条件下,真应力〖CDF*3〗真应变曲线为动态回复曲线;在较高变形温度条件下真应力-真应变曲线为动态再结晶曲线.该合金流变应力σ可用包含Arrhenius项的Zener Hollomon参数的函数来描述,式中A、α和n的值分别为1.89×10¹⁰s^-1、0.024MPa^-1和7.46,热变形激活能Q为166.85kJ/mol.     

α′马氏体对304不锈钢氢脆行为的影响

304奥氏体不锈钢在预应变强化以及长期服役过程中容易发生应变诱导α′马氏体相变,而α′马氏体对304材料的氢脆敏感性影响较大,因此系统地研究α′马氏体体积分数与304不锈钢氢脆间的关系尤为重要。首先通过预变形(0%,10%,20%,30%)在304不锈钢中产生预先存在的α′马氏体,然后进行电化学充氢,最后进行慢应变速率拉伸实验将试样拉断。研究了预先存在的α′马氏体体积分数对充氢304不锈钢力学性能及氢扩散系数的影响,结果表明:304不锈钢的氢脆敏感性和氢扩散系数随着预先存在的α′马氏体体积分数的增加而增加,当预先存在的α′马氏体体积分数超过20%时,氢扩散系数提高了8倍。     

AZ81E镁合金的高温流变应力模型及热加工图研究

在应变速率为0．003—3．0s^-1、温度为340～430℃的变形条件下,采用Gleeble-1500热模拟机对AZ81E镁合金进行高温热压缩变形特性研究。结果表明：流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小,峰值应力随温度的降低和应变速率的升高向应变较大处转移,进入稳态阶段的临界应变明显增大。结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数,构建AZ81E镁合金的高温流变应力模型,其平均变形激活能为166．15kJ／mol。根据材料动态模型,计算并分析AZ81E镁合金的热加工图。利用热加工图确定热变形的流变失稳区,获得试验参数范围内的热变形过程最佳工艺参数：热加工温度范围为380～420℃,应变速率范围为0．01～0．03S^-1.     

6016-T4铝合金高应变速率变形行为和本构模型

为了研究室温条件下6016-T4铝合金板材的高应变速率变形行为,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备进行应变速率为1 600、2 300和3 200 s^-1的压缩变形实验,建立描述材料变形行为的Johnson-Cook本构模型,应用ABAQUS软件进行热力耦合仿真模拟,研究实验过程中合金的变形和温度场变化规律.结果表明：在6016-T4铝合金板材室温高应变速率压缩变形过程中,当应变速率较高时,合金表现出负应变速率敏感性;通过Johnson-Cook本构模型计算出的数据与实验数据吻合良好;通过仿真模拟可知,合金内部的温度明显升高且分布不均匀,绝热温升对合金变形产生了一定的软化作用.     

双相2OCr钢冲击载荷应变速率敏感性研究

利用分离式霍普金斯杆技术,在旋转盘击拉伸试验机上测试了双相20Cr钢冲击拉伸应力一应变曲线,研究了应变速率及组织对动态力学性能的影响.结果表明,双相20Cr钢是一种应变速率敏感材料,在相当高应变速率下仍可保持高的初始加工硬化率并具有较大的应变速率敏感系数,正是这种特性维持了双相20Cr钢在冲击戴荷作用下的高强度、塑性水平.马氏体相的加入使体铁素体晶粒明显细化,马氏体对强度的贡献主要通过增加强化相比例和使其体铁素体相强化而获得.     

7050铝合金热挤压成形过程的有限元模拟

针对传统工程机械用销轴数量多、重量大、工况差等不足,以7050高强轻质铝合金代替传统钢质材料,采用DEFORM-3D有限元分析软件,对7050铝合金热挤压成形过程进行有限元数值模拟,分析了挤压载荷、金属流动速率、等效应变、等效应力和温度场等参量的变化规律。结果表明,销轴的热挤压变形过程可分为4个阶段,即挤压填充阶段、开始挤出阶段、稳定挤压阶段和终了挤压阶段;工件内部等效应变分布横向均匀性较好,除了尾部变形不均匀外,其他部位应变分布基本一致;在挤压凹模模口处形成死区,工件内部等效应力达到最大值。     

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2断裂力学参量的有限元计算和实验验证

奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2由于具有优越的综合机械性能而被用于制造重要零部件。为了使奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2零部件能安全工作,用MTS高级材料实验机在应变控制条件下获得奥氏体不锈钢00Cr17Ni14Mo2的单向拉伸应力应变曲线和常规的机械性能参数;用三点弯曲试件测定了00Cr17Ni14Mo2的J积分。基于虚拟裂纹闭合法和Rice的J积分法,利用ANSYS有限元商业软件对三点弯曲试件进行了有限元分析计算,获得了相应载荷下的能量释放率G和J积分。并将计算结果与实验值进行了比较。理论计算与实验结果的比较表明：理论计算与实验结果相当吻合,该方法可用于奥氏体不锈钢构件断裂力学参量的数值分析和计算。     

Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形行为研究

针对高功率柴油发动机活塞在高温下变形和烧蚀严重,导致活塞早期失效,使用寿命不能满足设计要求的问题,文中采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和热模拟实验机等实验仪器,研究了在不同热压缩变形参数下,Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金显微组织以及流变应力的变化规律,利用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形流变应力行为。研究结果表明:该合金在高温压缩变形过程中存在动态回复和动态再结晶现象,流变应力值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减少;在高温低应变速率下,组织形貌由于动态再结晶而形成完整的亚晶结构;该合金的热变形激活能Q=294.08 kJ·mol~(-1),建立了Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。     

Al-5Fe-1.2Si-1Mg-0.6Cu-0.5Mn合金轧制变形行为及组织性能

为了细化Al-5%Fe基合金中粗大的脆性针状或针片状富铁相,采用电磁搅拌及固态挤压技术制备Al-5%Fe-1.2%Si-1%Mg-0.6%Cu-0.5%Mn合金轧制坯锭,研究Al-5%Fe基合金的轧制变形能力及合金的组织性能,并用热压缩实验模拟了铝铁合金在783~693K、变形速率为0.01~10s^-1条件下的热变形行为.结果表明：该合金高温变形时存在明显的稳态流变特征,流动应力对应变速率和温度敏感.板材力学性能较挤压态有大幅度提升,其室温下的抗拉强度和伸长率最高达到354.5MPa和7.6%,比挤压态分别提高了105.6%和184.6%.轧制对铝铁合金中富铁相的破碎作用十分明显.     

热压缩铝合金LY12流变应力的影响因素分析

采用Ｇｌｅｅｂｌｅ－１５００热力模拟机高温等温压缩实验,研究了铝合金ＬＹ１２高温塑性变形时的流变应力行为,研究结果表明,应变速率和变形温度的变化明显影响合金稳态流变应力的大小,且变形温度、应变速率、变形程序对流变应力也有一定的影响。     

Cr8合金钢热变形行为及位错密度演变规律

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8合金钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5s~(-1)条件下进行热压缩试验,并对热变形后的试样进行X射线衍射试验,研究了Cr8合金钢的热变形行为及位错密度演变规律。基于试验得到的数据,建立了考虑位错密度演变及包含多参数的两段式本构模型。结果表明:在低应变速率下,Cr8合金钢真应力-真应变曲线具有典型的动态再结晶特征;Cr8合金钢热变形激活能Qact为423.41 kJ/mol,本构模型的计算值与试验值数据吻合较好;在试验条件下,Cr8合金钢的总位错密度均达到10~(14)cm~(-2)以上,总位错密度随应变速率增加、变形温度减小而增加。     

一种热成型钢热压缩流变行为的本构方程

根据热冲压工艺的时间—温度特征,采用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为773~1 173 K、应变速率为0.01~0.50 s-1条件下,对1种热成型钢进行热压缩实验,求解井上胜郎模型参数,获得相应的应力应变曲线。实验结果表明:变形温度和应变速率对该热成型钢力学性能有很大的影响,温度升高流变应力减小,应变速率增大流变应力增大。由计算所得井上胜郎模型参数得到模型的预测值与实验结果吻合较好,修正模型之后,得到的预测值更接近实验值。