2205双相不锈钢中温塑性变形行为及本构方程

在AG-10TA万能材料试验机上进行2205双相不锈钢拉伸实验,实验温度473K¹073K,拉伸速率0.001s-11073K,拉伸速率0.001s-1⁰.1s-1,测定拉力和变形数据,得到真应力-真应变曲线。结果表明,2205双相不锈钢的变形抗力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小;在中温时有明显的加工硬化现象,硬化指数n约为0.3,高温时材料发生再结晶,曲线平缓无明显加工硬化;在不同温度和应变速率下变形时,材料的延伸率均高于25%,并且随温度的升高而增大,随应变速率的变化不明显;本构方程能较好的反映2205双相不锈钢在中温变形过程中流变应力的变化,拟合精度高。     

W-35Cu复合材料动态压缩变形行为及本构关系

通过Gleeble-1500热模拟试验机对W-35Cu复合材料进行了应变速率0.01 s~(-1)、变形温度25～950℃以及变形温度25℃、应变速率0.01～5 s~(-1)的压缩试验,获取了材料在试验条件下的真应力应变曲线,分析了温度、应变速率对材料塑性变形力学性能的影响。并利用试验数据拟合建立了材料的本构方程。结果表明:在0.01 s~(-1)应变速率下,随变形温度的升高,材料变形抗力减小,材料最佳加工温度在750～900℃;在25℃变形温度下,材料变形抗力随应变速率的增大而增大,且对应变速率比较敏感。对比验证表明,建立的本构方程能较好地表征材料在试验条件下的塑性变形。     

2A12铝合金热成形过程中材料参数值的计算

在Gleeble-3800热模拟机上对2A12铝合金进行了高温压缩实验,获得了该铝合金在350~500℃和0.001~5 s-1变形速率下的真应力-真应变曲线。实验结果表明:初始阶段真应力随应变速率的增大而增大,应力在峰值后缓慢下降并逐渐保持平稳;当变形温度恒定时,真应力峰值随应变速率的增大而增大;当应变速率恒定时,真应力峰值随变形温度的升高而减小。根据实验数据,使用Origin软件采用一元线性回归的方法计算了2A12铝合金在热成形过程中的材料参数值:激活能、应力强度参数、结构因子及应力指数。     

一种锻造斗齿用低合金耐磨钢热变形行为

为研究一种锻造斗齿用新型低合金耐磨钢高温热变形行为,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对其试样进行等温压缩试验,获取在变形温度为1173~1473 K、应变速率为0.01~10 s-1下的真应力-真应变曲线,对高温流动应力特征进行研究,分析了高温热变形行为的物理本质,拟合计算材料本构方程中的参数值,为斗齿锻造成形工艺的数值模拟提供材料性能数据。研究结果表明:热变形温度区间内,当应变速率一定时,该材料的流动应力随着变形温度的升高而减小;当变形温度一定时,该材料的流动应力随着应变速率的增大而增大;本构方程能够比较精确地描述材料在热变形过程中的流动应力,预测值与实验值的平均相对误差为2.29%,最大仅为5.37%。     

AZ31B镁合金高温拉伸变形行为的研究

通过高温拉伸试验,研究了AZ31B镁合金板材在250～450℃以及应变速率0.001 s-1、0.01 s-1条件下的高温变形行为,获得了材料的厚向异性系数、伸长率等成形性能参数及有关组织特征.结果表明,不同变形条件下AZ31B合金的真应力-真应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;硬化速率随变形温度的升高而降低,在温度高于250℃时变化不大.当变形温度为250 ℃,应变速率为0.001 s-1时,合金的厚向异性系数达到最大.随变形温度的升高,AZ31B镁合金的塑性显著提高.合金的动态再结晶温度为250℃,随着应变速率增大,合金发生动态再结晶的速度加快.     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩行为及晶粒尺寸的研究

采用Gleeble-3500热压缩实验机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度360～480℃、应变速率0.001～1 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行高温压缩实验研究。分析了应变速率和变形温度对该合金在高温变形时流变应力的影响,引入温度补偿应变速率因子Z构建合金高温流变应力的本构方程;研究了合金在不同压缩条件下的组织变化及动态再结晶晶粒尺寸,为后续有限元组织模拟提供了实验依据。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线具有动态再结晶曲线的特征。动态再结晶的再结晶晶粒尺寸随温度的降低、应变速率的增大而减小;而且峰值应力也随再结晶晶粒尺寸的减小而增大。     

一种新型的TC4钛合金的热变形抗力模型

用Gleeble-3500型热模拟试验机对TC4钛合金在变形温度750～950℃、应变速率0.1～50 s-1、最大变形量为50％条件下进行高温变形试验,进而分析了变形参数对变形抗力的影响.结果表明,高温压缩时,TC4钛合金的真应力-真应变曲线呈现出明显的动态再结晶特征;变形抗力受变形温度和应变速率的影响显著,受应变的影响较小,随变形温度的升高、应变速率的减小,变形抗力显著降低.最后提出了一种新型TC4钛合金高温变形的变形抗力模型,该模型拟合精度较好,计算值和实验数据的平均相对误差为5.25％,可以为热轧提供可靠的计算数据.     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

铸态ER8车轮钢的热变形行为及本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为900~1250℃、应变速率为0.001~1 s^-1的条件下对铸态ER8车轮钢进行热压缩试验,得到真应力-真应变曲线。结果发现:其真应力-真应变曲线符合动态再结晶型软化机制,变形初始阶段,材料发生硬化,真应力快速增加,随着变形的继续,材料发生动态回复,加工硬化速率减缓;在材料变形过程中,材料畸变的应变储存能增加,动态再结晶激活,真应力迅速降低,后硬化及软化达到动态平衡。并分析了变形温度和应变速率对该材料高温下真应力的影响,发现真应力的大小随着变形温度的升高及应变速率的降低而减小。通过对试验数据的归纳整理得出,铸态ER8车轮钢的热变形激活能为258.4 k J·mol^-1。建立了Arrhenius双曲正弦本构方程,用作图法求解加工硬化速率,找出峰值应变及临界应变,基于此建立动态再结晶体积分数模型。其能精准地预测此材料的高温软化行为,为有限元数值模拟提供了理论基础。     

氮强化高锰奥氏体钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在温度为1253～1423K,应变速率为0.1～10s-1的条件下对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,观察了变形后的组织.试验结果表明,流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大.真应变为0.6时,在1423K、应变速率在0.1～10s-1之间的试样均已发生完全动态再结晶;在1373K以下变形时,应变速率在0.1～10s-1之间,试样发生部分动态再结晶.动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的升高而减小.32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢的热变形激活能Q值为469.03kJ/mol,并获得热变形方程.     

HC1150/1400MS马氏体钢的高温本构模型

利用Gleeble1500热模拟试验机在温度范围600~900℃、应变速率范围10-2~10 s-1等对HC1150/1400MS马氏体钢试件进行等温拉伸试验,进而构建了马氏体钢热加工过程的数值模拟需要的高温本构模型,用以根据应变、应变速率及变形温度预测流动应力。试验得到该材料奥氏体组织在不同温度及应变速率下的真应力、真应变曲线,显示材料的流动应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。选用修正的Arrhenius双曲正弦模型对其高温力学行为进行描述,采用四次多项式拟合获得Arrhenius本构方程中参数α,β,n1,n,ln A,Q与应变的对应关系,最终确定包含变形温度及应变速率的流变应力计算方程。采用拟合度表示计算应力与实测应力的相关性,拟合度结果表明该本构模型对HC1150/1400MS马氏体钢高温流动应力的预测较准确。     

Ti600合金的高温本构方程

采用热模拟压缩试验研究了Ti600合金在变形温度为800～1100℃、应变速率为0.001～10s-1范围内应力-应变曲线的变化规律。研究结果表明:Ti600高温钛合金热变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;随着应变的增大,合金的真应力-真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值,然后渐渐出现流变“软化”现象。以经典的双曲正弦形式的模型为基础建立了Ti600合金热变形的本构方程,同时也通过对数据回归处理确定了合金不同温度下的应力指数n、应变激活能Q等数值。     

热变形参数对410S不锈钢应力应变曲线及显微组织的影响

在Themoresto-W热模拟试验机上对410S不锈钢进行压缩试验,获得不同变形条件下的真应力-真应变曲线,用JP-200型倒置金相显微镜观察不同温度下410S压缩试样的显微组织;分析了应变速率为2.5 s-1时,变形温度对真应力-真应变曲线的影响,变形温度和变形部位对压缩试样显微组织的影响。结果表明,在相同应变速率下,真应力随变形温度增加而下降;试样中心部位受力及变形情况最彻底,为显微组织最好观察区域;随变形温度升高,再结晶变得越来越易进行,动态再结晶程度和晶粒尺寸也均增大。     

GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件

为了研究GH1016合金的高温热变形行为,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行变形温度在1000～1150℃范围内,应变速率为0. 1～10 s-1,总压缩变形量为60%的热压缩试验,通过获得的真应力-真应变曲线研究了其变形行为。研究结果表明:真应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加。在一定的变形温度下,随着应变速率的增加,峰值应力和峰值应变均增加;在一定的应变速率下,随变形温度的升高,峰值应力和峰值应变减小。根据真应力-真应变曲线中的峰值应变和峰值应力数据,利用数据拟合的方法分别求得了GH1016合金的热变形本构方程和临界变形条件方程。在本实验条件下,GH1016合金发生动态再结晶的热激活能为456. 55 k J·mol-1。     

(α2+O+B2)三相Ti3Al基合金的热变形行为

在Gleeble-3800热模拟机上对具有原始b转变组织的Ti-24Al-17Nb-0.5Mo合金进行单道次热压缩变形试验,研究变形温度在900～1 130 ℃、应变速率在0.01～40 s-1条件下合金的热变形行为,计算该合金的应变速率敏感因子和变形激活能,确定适合峰值应力的流变应力的方程.结果表明:该合金的真应力-真应变曲线在不同的热变形条件下具有不同的特征;合金热变形的峰值应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大,合金在不同变形条件下具有不同的应变速率敏感因子和变形激活能.     

Q345D钢的热变形抗力研究

利用Gleeble-3500热-力模拟试验机,在变形温度为750~1 200℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、应变量为0.7的条件下对Q345D钢进行单道次压缩试验,得到其真应力-真应变曲线,分析了变形温度、应变速率和变形程度对变形抗力的影响。结果表明,降低变形温度和提高变形速率,均可使Q345D钢的变形抗力增大;只有在较低的变形速率和较高的变形温度下,Q345D钢才发生动态再结晶。通过非线性拟合,建立了Q345D钢的变形抗力模型,并与试验变形抗力进行对比分析,结果表明该模型具有较高的拟合精度。     

410不锈钢的热变形行为及热加工图

通过对410不锈钢进行热压缩试验,分析了不同变形温度及变形速率对应力应变曲线的影响,并以此为基础构建了本构方程及热加工图。发现相同应变速率的真应力应变曲线,温度越大,真应力越小。不同应变速率的流变曲线,低应变速率下,应力达到峰值后,将出现下降趋势;而高应变速率下,应力将一直升高,直到达到最大应变量时达到最高。分析热加工图发现在较高的变形温度及较大的应变速率下,材料可加工性能较好。     

316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。     

BTi-62421S合金高温变形流动应力模型

在Gleeble-3800型热加工模拟实验机上,对BTi-62421S合金在变形程度70%、变形温度850～1 050 ℃、应变速率0.01～30 s-1范围内进行高温压缩实验.通过真应力-真应变曲线,分析流动应力随变形热力参数的变化规律.结果表明:BTi-62421S合金高温变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;随着应变的增大,合金的真应力-真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值,然后出现流变"软化"现象.以经典的双曲正弦形式模型为基础建立了BTi-62421S合金高温变形的本构方程,同时通过对数据回归处理计算了合金高温变形的应力指数n、应变激活能Q.     

纳米金刚石(ND)增强ZK60镁基复合材料压缩变形织构演变规律

使用粉末冶金法及热挤压制备了纳米金刚石(ND)增强ZK60镁基复合材料(ND/ZK60),利用热-力模拟仪Gleeble 3500测试了其在不同变形温度(150、200、300和350℃)和应变速率(1、0.1、0.01和0.001 s~(-1))下的真应力-应变曲线;使用X射线衍射仪(XRD)测试了ND/ZK60镁基复合材料在变形温度为300℃及不同应变速率下的基面织构。结果表明:ND/ZK60镁基复合材料的真应力-应变曲线在不同变形温度和应变速率下发生了4个典型的阶段,且随着变形温度的升高和应变速率的减小,加工硬化现象逐渐减弱。变形温度为300℃时,挤压态的复合材料(0002)基面织构比不同应变速率下的复合材料基面织构强,且基面织构随着应变速率的减小而逐渐减弱。