TC4-DT钛合金热变形本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度1163K~1293K、应变速率为0.005s~(-1)~0.5s~(-1)、变形量为60%条件下的热变形行为。根据应力-应变曲线分析该合金的流变应力变化特点,建立该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。结果表明,所建立的本构方程与实验值吻合程度较高,为制定TC4-DT钛合金热加工工艺规范提供理论依据。     

TC17钛合金热变形行为及其修正J-C本构模型

采用Gleeble 3500D热模拟试验机对TC17钛合金进行了高温压缩试验(变形温度700～950℃,应变速率0.001～10 s~(-1),真应变0.9)。结果表明:TC17钛合金的高温流变应力对应变速率和变形温度非常敏感。在高温高应变速率条件下,TC17钛合金的流变应力出现了明显的应力不连续屈服现象。建立了TC17钛合金的修正J-C本构方程,并引入相关系数R和平均相对误差AARE对方程的准确性进行了分析,与试验结果对比表明:该方程可以较准确地描述TC17钛合金的高温流动行为。     

TA11钛合金热变形本构方程

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行等温热压缩试验,得到TA11钛合金在温度为954~1074℃、应变速率为0.05~5 s~(-1)、变形量为60%条件下的真应力-真应变曲线。根据真应力-真应变曲线,分析流变应力随变形温度、应变速率和应变的变化规律。结果表明,流变应力与变形速率成正比,与变形温度成反比;利用Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了TA11钛合金的热变形本构方程。经验证明,试验值与所建立的本构方程的预测值吻合较好,可用于预测TA11钛合金塑性变形过程中的变形抗力和作为有限元数值模拟的材料模型。     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

高温钛合金Ti60峰值应力及热加工图研究

使用热模拟试验机Gleeble-3800测得了高温钛合金Ti60在960~1080℃和应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的应力应变曲线。为了得到峰值应力、应变速率和变形温度的关系,拟合了Arrhenius型本构方程,获得了合金在该变形条件下的热加工图。结果表明,在变形条件960℃和0.001 s~(-1)下功率耗散因子最大,适宜Ti60合金的加工变形。     

TC4钛合金的高温压缩变形行为

在DIL805A/T热模拟机上对TC4进行了等温压缩试验,研究了该合金在变形量为55%温度为870、920、970、1020℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)的条件下的高温变形行为。使用双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述TC4钛合金高温压缩变形时最大变形抗力的本构方程。绘制出TC4钛合金的加工图,通过使用金相显微镜观察微观组织验证加工图的有效性。结果表明,应力-应变图可以很好地反映TC4钛合金在不同变形条件下的应力状态,且应力值和试验值有较好相关性(R~2=0.9006),通过观察微观组织得出在920℃、0.01 s~(-1)的应变条件下试样组织为典型的(α+β)组织,组织稳定,韧性好,高温强度高,材料加工综合性能最好。结合热加工与组织分析,TC4钛合金的最佳工艺参数是在900~950℃,0.01~0.1 s~(-1)的应变条件下。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10 s~(-1)变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800,850℃和10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-1)条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

高强硼钢高温变形行为及其本构方程的建立

通过热模拟压缩试验研究了高强硼钢在880~1000℃、0.01~10 s~(-1)、最大变形55%条件下的高温变形行为。结果表明,试验钢高温真应力-真应变曲线在较高的应变速率(10 s~(-1))或较低温度(880℃)时具有动态回复特征;在较低应变速率(0.01 s~(-1)、0.1 s~(-1)、1 s~(-1))且温度较高(960~1000℃)时具有动态再结晶特征。采用双曲线模型和最小二乘法回归处理确定了试验钢在相应条件下的材料常数,建立了高温本构方程,本构方程预测结果与实测值取得了很好的一致。     

基于应变影响热加工图的TC4-DT钛合金热成形工艺参数优化（英文）

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在变形温度为1181~1341 K及应变速率为0.01~10 s~(-1)参数范围内对TC4-DT钛合金进行等温恒应变速率压缩试验。基于加工图理论分析了不同应变条件下应变速率敏感因子、功率耗散因子及失稳区的区别与联系,分析加工图发现:TC4-DT钛合金在1181~1341 K,应变速率为0.01~0.79 s~(-1)之间主要发生动态再结晶/动态回复(DRV/DRX),此区间对应的能量耗散效率大致为45%,当变形发生在温度1181~1211 K,较高应变速率(1 s~(-1))下,对TC4-DT钛合金加工时易发生流变不稳定现象。     

TC31钛合金板材高温流变行为及组织演变研究

研究了TC31钛合金在840~960℃和0.0001~0.1s~(-1)条件下的高温流变行为,分析了变形温度、应变速率、应变量对其流变应力和微观组织的影响。结合Z参数,建立了TC31钛合金的Arrhenius本构方程。结果表明,当温度低于880℃,应变速率高于0.01 s~(-1),材料出现了明显的动态软化现象;当温度高于920℃,应变速率低于0.001 s~(-1)时,晶粒粗大导致宏观流变应力增长;应变量、应变速率和变形温度对晶粒尺寸、形状和相含量都有不同程度的影响。此外,还证实基于应变修正的Arrhenius本构方程拥有较高的预测精度,经计算得其平均方差MSE为4.173,相关系数R值为0.9698。     

5A90铝锂合金Nd:YAG激光焊缝组织的晶粒形态与晶粒取向

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度850～980℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50％条件下的热变形行为.根据应力-应变曲线分析了该合金的流变应力变化特点,建立了该合金的Arrhenius型本构方程及加工图.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金应力影响显著;本实验测得的平均激活能为587.2 kJ/mol;该合金合适的加工条件为ε＜0.6 s-1,温度大于850℃.     

一种新型亚稳β钛合金热变形的本构模型(英文)

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度1023～1123K、应变速率63～0.001s-1下的等温热压缩流动应力曲线特征,构建能够完整描述该合金流动应力与应变、应变速率、变形温度之间关系的本构模型。在此过程中,通过基于统一黏塑形理论改进双曲正弦函数,构建合金在高应变速率(≥1s-1)下发生动态回复(DRV)的模型;通过对标准的Avrami方程进行简化,表征了Ti2448在低应变率(1s-1)下发生的动态再结晶(DRX)软化机制。最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定模型中的相关参数。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合得较好,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的方法。     

TC11钛合金高温变形本构关系研究

在Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机上,对TC11钛合金在990℃～1080℃、0.001s-1～70s-1范围内进行了高温压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了流动应力随变形热力参数的变化规律,并在Arrhenius方程的基础上考虑了真应变对流动应力的影响,构建出TC11钛合金的本构关系。误差分析表明,该本构方程有较好的精度,可适合于工程应用。     

TC21钛合金动态拉伸行为的率-热效应及其本构关系研究

本文对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围（0.001-1200s-1）的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置,获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性,其初始屈服应力随应变率增加而增大,随温度升高而减小,通过引入两个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据,二者吻合良好验证了修正模型的准确性。     

石油管用Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金高温流变行为及预测模型研究

通过使用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温单轴压缩试验,研究了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金在温度800到1100℃,应变速率0.01到10 s-1条件下的高温流变行为。结果表明,Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的峰值应力随着变形温度的降低以及变形速率的增大而增大,软化机制在950℃以下为动态回复,在950℃以上为动态再结晶。通过使用线性回归的方法建立了Ti-6Al-4V-0.1Ru钛合金的Arrhenius本构模型,计算得到该合金的热激活能为720.477 kJ/mol,应变速率敏感指数为4.809。通过引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的流变应力预测模型,通过对试验值和预测值的比对,相关系数达到96.9%,说明该模型具有较好的预测精度。     

TC11钛合金热变形本构方程的建立

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为960~1050℃,应变速率为0.01~10s-1范围内对TC11钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了变形温度和应变速率对流变应力的影响规律,并在Arrhenius双曲正弦型方程的基础上建立了适用于TC11钛合金热变形的本构方程。误差分析表明所建立的本构方程与实验值吻合较好,为制定TC11钛合金锻造工艺提供了理论依据。     

Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B钛合金的热压缩行为(英文)

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对低成本钛合金Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B的热压缩行为进行研究。采用的应变速率分别为0.01、0.1、1.0和10s1,选用的温度分别为800、850、900和950°C,试样的变形量最大为70%。结果表明:峰值流变应力随着温度的增加和应变速率的降低而降低;根据Arrhenius公式获得该合金在本实验条件下的本构方程为ε=6.1×1012[sinh(0.0113044σ)]3.35×exp(-261719.8/RT),并得到了该合金的加工图。当应变速率大于等于1.0s1时,合金内发生动态再结晶现象,且应变速率越大动态再结晶现象越明显。     

Mg-5Y-0.5Ce-0.5Zr合金的热压缩行为

在变形温度为300～450 oC、应变速率为0.01～1 s-1的条件下进行热压缩试验，对Mg-5Y-0.5Ce-0.5Zr镁合金的热变形行为进行了研究。结果表明，在热压缩变形过程中，该合金的流变应力随着变形温度和应变速率的变化而变化。在同一应变速率下，流变应力随着变形温度的增高而降低；在同一变形温度下，流变应力随着应变速率的减小而减小。该合金热压缩流变应力的本构方程可采用双曲正弦形式构建，热变形激活能Q为253 kJ/mol。     

热压缩过程中Mg-Nd-Zn-Zr合金流变应力的预测(英文)

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-3.0Nd-0.2Zn-0.4Zr(质量百分数,NZ30K)合金进行等温热压缩试验,变形温度范围为350～500℃,应变速率范围为0.001～1s-1。为消除变形热的影响,对高应变速率条件下的流变应力进行修正。利用修正后的流变应力数据,建立双曲正弦本构方程。双曲正弦本构方程中的常数可表达为应变的函数。利用建立的本构方程所预测的流变应力与实验结果吻合得较好,说明该本构方程可以用来预测NZ30K合金在热变形过程中的流变应力。     

Ti-6Al-4V热变形行为及利用多项耦合进行本构关系修正

采用热模拟试验机对钛合金Ti-6Al-4V进行高温压缩试验,研究其在850~1100 ℃温度下,0.001~0.1 s?1应变速率的流动应力行为。结果表明:钛合金Ti-6Al-4V具有应变速率、温度敏感性;随着温度的升高和应变速率的减小,流动应力逐渐降低,加工硬化速率与动态软化速率达到动态平衡。通过分析工艺参数对材料参数的影响,发现合金的材料参数(N、A、Q)随变形条件的变化而变化。在传统双曲正弦函数型Arrhenius方程的基础上提出一种考虑应变速率、温度和应变耦合修正的双曲正弦本构方程,并用相关系数R和平均相对误差(AARE)来评价所建立的本构模型的准确性,定量分析结果表明,修正的本构方程能够较准确地预测钛合金Ti-6Al-4V的流动应力。