仿生结构Ti-Ta金属-金属复合材料的动态力学行为

仿贝壳结构或层状结构材料同时具有高的强度和韧性,是当前材料结构优化的重要设计模型之一。通过粉末冶金与热加工方法制备具有仿生结构特征的Ti-Ta金属-金属复合材料,并研究其动态力学行为。结果表明:仿生界面结构对Ti-Ta复合材料的变形行为具有重要影响,使材料的破坏行为表现为裂纹桥联和局部层裂,在力学变形上也表现出明显的应变速率强化、应变强化以及绝热软化特征。材料的屈服强度随着应变速率的提高而提高;在高应变速率下,随着变形量的增加,流变应力变化得较为平缓。采用改进的Johnson-Cook (J-C)本构模型能很好地描述Ti-Ta复合材料的动态行为,同时发现,Ti-Ta复合材料的应变速率强化指数C远低于纯Ta的,而略低于纯Ti的。     

HST2425钛合金动态力学行为及本构模型

使用电子万能试验机和分离式霍普金森杆装置(SHPB)研究了HST2425钛合金在温度为293～673 K、应变速率为0.0001～6500 s^-1下的准静态和动态力学性能。结果表明,HST2425钛合金的最大应力和最大应变均随应变速率的增大而增加,但是应变速率超过3500 s^-1后最大应力的增加程度降低,在应变速率超过5500 s^-1后最大应变的增加程度也降低。随变形温度的升高,流变应力显著降低,并且温度和应变速率在动态压缩过程中具有交互作用。根据试验结果建立了HST2425钛合金的原始Johnson-Cook(J-C)模型及其修正模型,且修正模型与试验值的相关性比原始模型更好,表明修正模型在预测HST2425钛合金动态冲击变形行为方面具有更高的准确性和适用性。     

高温、高应变率下Ti6321合金的力学行为及本构模型

为了研究Ti6321合金在高温、高应变率下的力学行为,采用分离式霍普金森压杆装置对Ti6321合金进行室温(25℃)和高温(200、400、600℃)动态压缩试验,对其在高温和高应变率下的力学性能、应变率敏感性和温度敏感性进行了研究。采用聚类全局优化算法构建了双态组织Ti6321合金在103s-1下的Johnson-Cook本构模型。结果表明,双态组织Ti6321合金在室温和高温下均存在应变率硬化效应,但试验温度对流变应力的影响比应变率的影响更大。随着压缩试验温度升高,流变应力显著降低,温度敏感因子升高。Johnson-Cook模型拟合的曲线与实验曲线吻合良好,可以用于Ti6321合金高应变率下的力学仿真计算。     

高应变率下Q345/304不锈钢焊接接头的动态力学性能及其显微组织分析

利用分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)对碳钢焊接接头进行应变速率为1000～3500 s-1范围内的动态力学试验,获得了不同应变速率下的应力-应变关系曲线,利用金相显微镜对压缩后的接头组织进行了分析,试验结果表明:碳钢焊接接头的应变速率强化效应不明显,但是表现出显著的应变强化,随着应变速率的升高,材料发生局部塑性变形更加剧烈,并采用修正的Johnson-Cook本构方程拟合了Q345/304不锈钢焊接接头在高应变速率条件下的本构关系,拟合曲线与试验数据吻合较好.     

基于神经网络的颗粒增强铝基复合材料本构关系研究

采用Gleeb-1500D热模拟试验机对TiB2颗粒增强铝基复合材料进行等温压缩试验,获得了该复合材料在不同变形条件下的流变应力数据。结合试验数据,采用改进的BP网络算法—Levenberg-Marquardt算法建立了复合材料3×12×1三层网络结构模型的本构关系,并与Kumar模型计算的本构关系进行了对比分析。结果表明,神经网络模型和Kumar模型的总拟合度分别为2.1%和6.5%,两种模型建立的本构关系具有较高的精度,均能够描述该复合材料的高温变形力学行为,适用于复合材料热加工过程的数值模拟。由于Kumar模型把热变形激活能Q看作与应变变化无关的常数处理,而神经网络模型建模训练时包含了热变形激活能Q随应变改变的动态变化,因此神经网络模型的精度高于Kumar模型。     

应用本构模型和神经网络模型预测铝/镁基纳米复合材料的高温流变行为(英文)

为了预测Al/Mg基纳米复合材料的高温流变行为,在不同的应变速率(0.01-1.0s-)和温度(523,623和1723K)的条件下进行热压缩试验,利用所得到的应力-应变数据,开发了本构模型,比如一般流动方程。阿累尼乌斯双曲模型、Johnson-Cook(JC)和改性的Zerilli-Armstrong(ZA)模型及人工神经网络(ANN)模型。通过使用统计参数,例如均方根误差(RMSE)、回归系数(R2)、平均相对误差(MRE)和分散指数(Is),比较了人工神经网络和不同的本构模型。结果表明,人工神经网络模型对AA5083-2%TiC复合材料的热变形流动应力的评估准确性更高。     

弥散铜-WC复合材料的热变形行为及动态再结晶临界条件

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在变形温度为350～750℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量约为0.5的条件下,对复合材料的高温热变形行为及动态再结晶临界条件进行研究。结果表明:弥散铜-WC复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和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Al2O3/Cu-WC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,其热激活能为208.35 kJ/mol;同时,利用其θ-σ曲线出现拐点及-dθ/dσ曲线上出现最小值研究了动态再结晶的临界条件。     

粉末冶金Mg-B4C复合材料的准静态、动态力学性能及磨损行为

制备体积分数分别为0、1.5％、3％、5％和10％B4C颗粒增强Mg金属基复合材料,研究其力学性能和磨损行为.在450℃和不同加载速率下,分别采用分离式霍普金森棒(SHB)、锻锤(DH)和Instron(QS)制备Mg-B4C样品,其应变速率分别为1600、800和0.008 s-1.研究Mg-B4C复合材料的显微硬度...     

(Ti,W)C颗粒增强铁基表面复合材料微观组织的研究

利用粉末冶金技术,在45钢表面制备了(Ti,W)C/Fe复合材料,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了表面复合材料的微观组织和相组成。结果表明:表面复合材料主要相组成为(Ti,W)C和α-Fe;所合成的硬质相(Ti,W)C颗粒在铁基体中均匀分布;表面复合材料与45钢之间的界面结合良好。     

基于修正J-C和BP神经网络模型的超细晶纯钛动态本构行为

为研究超细晶纯钛在高温、高应变速率加载下的复杂力学行为,建立能够准确描述其动态力学行为的模型,对超细晶纯钛在温度为300~450 ℃,应变速率为2000~3000 s-1下进行了动态冲击实验,获得真应力-真应变曲线。结果表明：在所研究的条件下,真应力-真应变曲线均表现为明显的“双应力峰”特征,晶界处的位错湮灭、重新排列及后续绝热剪切带的形成是两次应力减小的主要因素,流动应力均表现出正应变速率敏感性和负温度敏感性。综合考虑应变硬化、应变速率硬化和热软化效应,提出一种修正J-C本构模型和BP人工神经网络模型,并对两种模型进行了准确性分析。结果表明BP人工神经网络模型能够更好地预测超细晶纯钛的动态力学行为,相关系数可达0.97065,平均相对误差仅为4.63%。     

Ti2AlNb合金高应变率下流动应力特征与本构关系

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到Ti_2AlNb合金准静态拉伸曲线及高应变率下动态压缩应力-应变曲线,观察分析变形后试样的微观组织,研究其高应变率下的流动应力特征。结果表明:在应变率2500～7500 s-1范围内,Ti_2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应;应变率为5500、6500、7500s-1的3组试样中观察到了与加载方向约成45°的绝热剪切带。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti_2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地描述Ti_2AlNb合金在高应变率下的流动应力。     

纯铁在高应变率下的流动应力特征及其动态塑性本构关系

利用MTS材料试验机和分离式Hopkinson压杆实验装置,对锻造后经930℃下退火2h的纯铁材料进行压缩实验,测定纯铁在准静态条件(10-3s-1~100s-1)和高应变率(650s-1~8500s-1)下的应力-应变曲线。实验结果表明,纯铁是应变率敏感材料,纯铁在高应变率条件下,具有应变率增强、增塑以及应变强化效应,高应变率下的塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于Johnson-Cook(J-C)本构模型,引入绝热温升软化项对模型进行修正,通过实验数据拟合得到了纯铁的动态塑性本构关系,模型计算结果和实验结果证明,该模型可以较好地预测纯铁在高应变率下的塑性流动应力。     

TRIP780高强度钢板动态力学特性的研究

通过准静态和动态拉伸实验,获得了材料的力学性能参数,分析了TRIP780高强度钢板材的力学性能特点。基于Johnson-Cook模型建立了描述TRIP780高强度钢应变率相关性的本构关系模型,并将由该模型模拟得到的动态拉伸结果同实验结果进行对比,对比结果表明,数值模拟的结果与实验结果具有较好的一致性。利用数值模拟技术,分别模拟TRIP780钢和普通IF钢的薄壁梁冲击压溃过程,结果表明,TRIP780具有较好的抗冲击碰撞性能。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/2024Al)的热变形行为

在变形温度分别为 30 0 ,35 0 ,40 0 ,45 0 ,5 0 0℃ ,应变速率分别为 0 .0 2 ,0 .1,0 .5s-1,高径比分别为 1和 2的变形条件下 ,采用Gleeble 15 0 0热模拟试验机对 17%SiCp/ 2 0 2 4Al(体积分数 )复合材料的热变形行为进行了研究。结果显示 :复合材料的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低 ;在不同的变形温度、应变速率和高径比的条件下 ,复合材料表现出不同的加工硬化和软化行为。进一步的分析表明 :复合材料的形变过程中 ,加工硬化过程受渗透力的影响 ,主要取决于变形温度 ;软化过程取决于同时存在的动态回复和动态再结晶过程。     

氩弧熔敷原位合成Ti（C,N）-TiB_2/Ni60A基复合涂层的组织与耐磨性

在Q235D钢表面采用氩弧熔敷技术制备了Ti（C,N）-TiB2增强Ni60A基复合涂层。利用SEM对复合涂层的显微组织进行了分析,Ti（C,N）颗粒呈花瓣状和不规则的球状,TiB2颗粒呈短棒状和六面体,并对其组织结构进行表征。利用显微硬度计和摩擦磨损试验机,对复合涂层的性能进行了测试和分析。涂层表面平均硬度达到了1250 HV。摩擦磨损实验表明,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,伴随着粘着磨损。     

高颗粒含量B4C／Al复合材料的高温压缩力学行为

利用Gleeble3500热模拟机对高颗粒含量B4C／A1复合材料进行了温度范围为298～773K,应变率范围为1×10-3-5S^ （-1）的单轴压缩力学行为测试。结果表明：由于高颗粒含量B4C／A1复合材料在动态载荷和静态载荷作用下的破坏方式不同,导致了在高温条件下复合材料的动态强度随温度的下降速率要小于静态强度的下降速率。当温度从室温升高到773K时,复合材料的应变率敏感指数从0．02增加到0．13,该现象表明,该高颗粒含量复合材料的应变率敏感指数是温度的函数。