SP700钛合金热压缩失稳变形数值模拟研究

利用SP700钛合金在Gleeble-3800型热模拟试验机下进行等温恒应变速率压缩得到的实验数据,构建出基于Prasad失稳准则的失稳图,得到在变形温度为700 ~ 950 ℃、应变速率为0.001 ~ 1 s_^-1时SP700钛合金的热压缩失稳变形的边界条件,并以此为基础结合Deform-3D有限元软件对SP700钛合金在热压缩过程中失稳变形区域的分布及变化情况进行有限元数值模拟研究。结果表明：热压缩实验得到的SP700钛合金微观组织与有限元数值模拟结果的吻合度较高,即通过Deform-3D有限元软件可以有效模拟预测出SP700钛合金热压缩过程的失稳变形区域的分布及变化情况。     

基于物理参数和响应面法的S280超高强度不锈钢本构模型

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在变形温度为800～1000℃、应变速率为0.001～10 s^-1条件下对S280超高强度不锈钢进行了等温恒应变速率压缩实验，分析了S280超高强度不锈钢的热变形行为，计算了热变形激活能。考虑变形温度对自扩散系数和杨氏模量的影响，建立了S280超高强度不锈钢基于应变补偿的物理本构模型。以变形温度、应变速率和应变为输入变量，流动应力为响应目标，建立了S280超高强度不锈钢的响应面本构模型。结果表明，S280超高强度不锈钢为正应变速率负温度敏感型材料，其流动应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。热变形激活能对变形条件敏感，其随变形温度、应变速率和应变的增加而减小。基于应变补偿的物理本构模型具有一定的物理意义和良好的预测精度，其相关系数R和平均相对误差e_AARE分别为0.971和7.8%。响应面本构模型的响应曲面和等高线图能反映变形条件之间的相互作用对流动应力的影响。建立的两个本构模型都能够用于表征S280超高强度不锈钢在热变形过程中的流动应力行为。     

SP700钛合金热变形行为及物理本构关系研究

采用Gleeble-3800型热模拟试验机在变形温度为700～850℃、应变速率为0.001～1 s^-1条件下对SP700钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,分析SP700钛合金的热变形行为。首次探讨了该合金考虑变形温度对杨氏模量和自扩散系数影响的传统物理本构关系以及考虑晶界扩散和晶格扩散耦合的修正物理本构关系。结果表明,SP700钛合金的流动应力曲线为典型的动态再结晶型曲线,其流动应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小;传统物理本构关系和修正的物理本构关系相关系数R分别为0.986和0.965,平均相对误差AARE分别为14.4%和13.1%,说明建立的两个物理本构关系都能较好地表征该合金的流动应力行为。另外,确定了该合金在700～800℃热变形时主要扩散机制是晶界扩散,在850℃热变形时主要是晶格扩散。     

基于响应面法的TA5钛合金工艺参数优化

在变形温度为850~1050℃、应变速率为0.001~10s_^-1和最大高度下压量为60%的条件下 ,采用Gleeble-3800热模拟试验机对TA5钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。基于实验数据,分析TA5钛合金的流变应力曲线,计算出不同工艺参数下的材料参数(变形激活能、Z参数以及功率耗散系数),建立了基于响应面法的工艺参数和材料参数的预测模型,最后对响应面模型进行多目标可视化优化,得到优化后的工艺参数。结果表明：TA5钛合金的流变应力具有负温度相关性和正应变速率敏感性。基于响应面法所建立的预测模型具有较高精度,且优化后的加工参数范围为(850~990℃/0.004~0.15s_^-1)。经组织验证,该区域主要的变形机制为动态回复和动态再结晶。     

NiTi形状记忆合金的应变补偿物理本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对NiTi形状记忆合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究其在变形温度为700～900℃、应变速率为0.001～10 s-1和最大高度下压量为70％下的高温热变形行为;建立了引入物理参量的应变补偿本构模型.结果 表明:合金的流变应力具有负温度相关性和正应变速率敏感性,在应变速率为0...     

TA5钛合金的应变补偿物理本构模型和加工图

使用Gleeble-3800热模拟试验机对TA5钛合金进行等温恒应变速率压缩,研究其在变形温度为850~1050℃、应变速率为0.001~10 s^-1和最大变形量为60%条件下的高温热变形行为;建立了引入物理参量的应变补偿本构模型,并根据DMM模型得到了加工图。结果表明：TA5钛合金为正应变速率敏感性和负变形温度相关性材料;考虑物理参量的应变补偿本构模型具有较高的预测精度,其相关系数R为0.99,平均相对误差AARE为8.95%。分析加工图和观察微观组织,发现失稳区域(850~990℃,0.05~10 s^-1)的主要变形机制为局部流动;稳定区域(870~990℃,0.005~0.05 s^-1)的主要变形机制为动态回复和动态再结晶。TA5钛合金的最佳热加工工艺参数范围为870~990℃和0.005~0.05 s^-1。     

不同空位浓度γ-TiAl合金剪切过程分子动力学模拟

利用分子动力学分析了不同空位浓度的Al空位和Ti空位对γ-TiAl合金剪切力学性能的影响，重点研究了含空位γ-TiAl合金的温度效应。结果表明，随着空位浓度增加，弹性模量没有太大变化，但剪切强度逐渐减小，且含Al空位γ-TiAl合金的剪切强度要高于含Ti空位γ-TiAl合金。在剪切过程中，材料偏向于离边界更近处的空位处形成位错源，进而向材料内部发射位错，并且出现了类似于宏观材料的颈缩现象。进一步分析了温度对空位浓度为0.5%的γ-TiAl合金剪切强度的影响，发现随着温度的增加，γ-TiAl合金剪切强度总体呈下降趋势。     

基于响应面法的TC21钛合金热变形参数优化

在热模拟试验机上对TC21钛合金进行了等温恒应变速率压缩试验，利用获得的流动应力数据计算了不同变形条件下的lnZ、变形激活能Q和功率耗散效率η,建立了这些参数对变形温度、应变速率和应变的响应面模型。绘制出lnZ、Q和η对变形温度、应变速率和应变之间交互作用的响应曲面，分析了lnZ、Q和η随这些热变形参数之间交互作用的变化规律，通过追求最低的Q值和lnZ值以及最高的η值对热变形参数进行了多目标可视化优化。结果表明，lnZ和Q随应变速率的降低而减小，η随应变速率的降低而增大，三者均随变形温度的增加先增大后减小。所建立的响应面模型具有较高的精度，利用该模型优化的热变形参数范围为860～900℃、0.001～0.002 s^-1,最佳变形条件为877℃、0.001 s^-1,在该变形条件附近加工可获得球化分数较高、尺寸较小的等轴组织。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金的应变补偿物理本构关系研究

Laves相NbCr2/Nb两相合金因其优良的高温力学性能而具有作为新型高温结构材料应用的潜力；流动应力本构关系反映了合金的热变形行为。本文基于Laves相NbCr2/Nb两相合金在1000-1200℃、0.001-0.1s-1条件下的等温恒应变速率压缩实验数据，首次探讨了该合金在考虑变形温度对合金杨氏模量和自扩散系数影响的应变补偿物理本构关系。结果表明，基于蠕变指数n=5的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.974和59.3%，说明该物理本构模型不适于表征该合金的流动应力行为；而基于蠕变指数n为变量的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.984和10.6%，说明该物理本构模型能满意地表征该合金的流动应力行为，且其对流动应力的预测能力优于传统的Arrhenius本构模型。