基于应变补偿的含稀土Ti_2AlNb基合金高温本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,采用摩擦及温度对试验数据进行修正,通过多元线性回归拟合的材料参数与应变量多项式函数关系,构建了基于应变补偿的Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金本构模型。结果表明:摩擦及温度修正的流动应力更能够真实反映合金在高温变形过程中的动态响应;经摩擦修正后的流动应力均低于实验测得的流动应力,随温度的升高,摩擦修正的流动应力越接近于实测值;在低温高应变速率条件下,温升引起的流动应力变化较大,在低应变速率条件下和变形温度高于1050℃时,温升引起的流动应力变化较小。以应变为4次多项式拟合得到的本构模型能够较好预测热压缩模拟过程中流动应力,其相关系数R达到0.9907,平均相对误差E为4.79%。该模型可作为Ti_2AlNb基合金塑性成形过程中有限元模拟的本构关系。     

一种新型亚稳β钛合金的热变形本构模型

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度范围为1023～1123 K,应变速率范围为63.000～0.001 s-1的等温热压缩流动应力曲线特征,采用经典的应力-位错密度关系式和动态再结晶动力学模型构建了完整描述亚稳β钛合金热变形流动应力与应变、应变速率和变形温度关系的本构模型.位错密度变化方程和Avrami方程被用来分别描述合金在高(≥1s-1)低(＜1 s-1)应变速率下呈现的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)两种不同的变形机制.最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定本构模型中的相关参数.根据本文所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效方法.     

新型Ti-6554钛合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740～950℃,应变速率0. 01～10. 00 s~(-1)条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到了合金的本构方程,最后绘制合金的热加工图并结合微观组织观察研究该合金的热变形机制。结果如下:合金的流变应力对温度和应变速率都十分敏感。在相同的应变速率下,随温度升高,流变应力降低;而在相同温度下,应变速率升高,流变应力也升高。计算得到合金的动态激活能Q为246. 551 kJ·mol~(-1)。高温变形的本构方程为ε=4. 51×10~(10)[sinh(0. 0058σ)]~(4. 85272)exp(-246551/RT)。根据热加工图可知,两相区变形时,合金在温度740～770℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有最高的功率耗散系数,达到44%,变形机制为动态回复;β单相区变形时,在温度780～890℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有较高的功率耗散系数,为40%,变形机制包括动态回复和动态再结晶。合金的塑性失稳区主要在温度740～900℃、应变速率0. 05～1. 00 s~(-1)的区域内,失稳区内会发生局部塑性流动。     

铸态合金Ni68Cu28Al热变形行为及有限元模拟

利用Gleeble3500热模拟试验机,在变形温度1000~1150 ℃,应变速率为0.01~10 s^-1时对铸态Ni68Cu28Al合金进行热压缩模拟。分析了合金在不同条件下的流变应力曲线;建立了描述该合金高温压缩变形的本构方程;将本构方程应用于有限元分析软件DEFORM 3D中,并对合金热压缩过程进行数值模拟,分析工件内部的应变速率场、应变场和温度场变化。结果表明,铸态Ni68Cu28Al合金变形过程中的硬化效果非常大,动态回复和动态再结晶引起的软化作用不明显;变形过程材料未完全再结晶;合金热压缩过程具有明显的变形不均匀性。综合考虑,铸态Ni68Cu28Al 合金最佳加工温度控制在1000~1100 ℃,应变速率0.01 s^-1左右。     

Ti-B25合金高温变形时的塑性流动软化行为

通过热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对Ti-B25合金高温变形时流动应力和峰值流动应力的影响,并结合组织演变规律揭示了其高温塑性流动软化机理.结果表明:流动应力和峰值流动应力均随变形温度的下降以及应变速率的增大而增大.应变速率为10.0 s-1时,随着变形温度的升高,流动软化程度减小,并且α+β两相区的软化程度...     

Cu-0.1Ag合金热变形行为研究及其本构方程

应用Gleeble-1500D热力模拟试验机,采用等温压缩试验的方法,研究了Cu-0.1Ag合金在热压缩变形中的流变应力行为,分析了不同变形温度、变形速率对Cu-0.1Ag合金热变形行为的影响.结果表明,变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,Cu-0.1Ag合金越容易发生热变形.同时,综合采用Arrhenius型方程和Jonas双曲线函数模型描述了Cu-0.1Ag合金的本构关系.通过对试验数据进行线性回归分析,确定了结构因子A、应力水平参数α、形变激活能Q以及应力指数n,最终得出Cu-0.1Ag合金热变形过程中应力与应变速率的本构方程.     

Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及热加工图

基于等温恒应变速率热压缩实验,探究了新型Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金在变形温度700～900℃、应变速率0.001～1.000 s-1条件下的热变形行为.通过真应力-真应变曲线分析了变形参数对合金力学性能的影响规律,选用修正的Arrhenuis双曲正弦函数模型推导了耦合应变的本构方程,基于动态材料模型...     

基于摩擦修正的TB6合金流变应力行为研究及本构模型建立

TB6合金是一种高强高韧近β钛合金。采用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态TB6钛合金进行了等温热压缩变形试验,变形温度范围为700~900℃,应变速率范围为0.001~1.000 s-1,研究了铸态TB6合金热变形流变应力行为,分析了热压缩后的金相显微组织,基于摩擦修正后的流变应力曲线采用双曲正弦形式的修正Arrhenius关系对TB6钛合金的本构模型进行回归。结果表明:铸态TB6合金的热变形行为对变形温度和应变速率较为敏感,随着变形温度的降低和应变速率的增加流变应力显著增大;其热变形机制以动态回复和动态再结晶为主;得到铸态TB6钛合金热变形本构方程,比较回归模型计算的应力值与实测值其平均相对误差仅为1.48%,因此采用Z参数的双曲正弦函数形式能够较为精确地预测铸态TB6合金高温变形时的流变应力。以上研究为TB6钛合金塑性加工过程的模拟和控制提供了理论基础。     

新型Fe-20Cr-30Ni-0.6Nb-2Al-Mo合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热力模拟试验机对新型奥氏体耐热(AFA)合金(Fe-20Cr-30Ni-0.6Nb-2Al-Mo)进行单道次压缩试验,研究了合金在1000~1150℃和0.01~1.00 s-1形变参数下的热变形行为。根据热压缩试验数据,绘制了不同形变参数下新合金的真应变-真应力曲线,并分析不同形变参数对合金微观组织的影响;基于Arrhenius方程通过线性回归建立高温形变条件下新材料的热变形本构方程;采用六次多项式对不同应变量下的材料常数进行拟合,建立耦合应变量因素的改进型本构方程。结果表明:在热变形过程中,合金的流变应力水平随着温度的提高而降低,随着应变速率的加快而增加;动态再结晶行为更容易发生在低应变速率和高变形温度的变形参数下;耦合应变量因素的本构模型预测合金的流变应力,预测值与压缩试验结果的相关系数为0.9856,平均相对误差仅3.4426%,可知改进型本构模型能较好地预测新型AFA合金在热变形过程中的流变应力。     

N08800铁镍基合金热变形行为及组织演变

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了N08800铁镍基合金(/% ：0.015C,20.8Cr, 31.2Ni,0.42Al,0.35Ti)的高温压缩变形行为。获得合金在温度为1150~1280℃、应变速率为1~20 S^-1条件下的真应力-真应变曲线。通过线性回归得到N08800合金的高温材料常数α为0.0092,n为4.34,热变形激活能Q为432780J/mol,建立了N08800合金的热变形峰值本构模型。结果表明,N08800合金在热压缩变形过程中,高温低应变速率下,动态再结晶容易发生,其合适的热加工参数为1200~1250℃、应变速率1~10 s^-1。生产实践表明,N08800合金1150℃初轧,粗轧道次压下率30%～35%,终轧1000℃时5~6mm热轧卷边部质量良好。