IMI834钛合金在热拉伸变形过程的流变行为建模（英文）

建立合适的本构模型预测IMI834钛合金在α+β区的热拉伸流变行为。热拉伸实验在温度为800~1025°C、应变速率为0.001~0.1 s-1条件下进行。此本构模型通过Arrhenius型方程来表征应变为0.08~0.22时合金的热拉伸行为。结果表明,在不同应变条件下IMI834钛合金的热拉伸变形激活能范围为519~557 k J/mol。利用标准统计参数估算预测合金流变应力曲线的精度。所预测的合金的流变应力曲线与实验结果十分吻合。     

Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金高温热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为550~900℃,应变速率为0.001~10 s~(-1)的条件下对Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金的热变形行为进行研究。分析应变速率和变形温度对合金热变形组织的影响,建立合金Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti的热变形本构方程。结果表明:Cu-7Ni-7Al-2Fe-2Mn-0.5Ti合金高温热变形时的热变形激活能Q为318883 J·mol-1,合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。当变形温度较高、应变速率较低时,合金容易发生动态再结晶。     

Ti-48Al-2Nb-2Cr合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-1500热力模拟机对铸态Ti-48Al-2Nb-2Cr合金进行高温变形热压缩试验,变形温度范围为1050~1200℃,应变速率范围为0.001~0.1s^-1,压缩变形量为60%。研究该合金高温变形温度和应变速率与流变应力之间的关系,计算了合金激活能,并建立了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的Arrhenius本构模型和多元线性回归的本构模型。结果表明,该合金的激活能随温度升高和应变速率增大而增大;Arrhenius本构模型的相关系数为0.98228,平均相对误差为9.97%,相对误差在10%以内的点只占62.0%;而采用多元线性回归本构模型的相关系数为0.99566,平均相对误差为4.76%,相对误差在10%以内的点占92.6%,本构精度较高。     

变形态Ti40合金的高温流变应力模型研究

利用变形态Ti40合金在变形温度范围为1223～1323K和应变速率范围为0.001～1.0s-1的不同应变下的热压缩实验数据研究了该材料的高温流变应力模型。利用实验数据分析了Arrhenius型方程对变形态Ti40合金的适用性,结果表明,采用双曲正弦型Arrhenius方程建立该材料的高温流变应力模型是适宜的,并通过对双曲正弦方程进行温度补偿及引入路径变量因子改进了模型。通过计算复相关系数和平均相对误差绝对值对该模型进行误差分析,经过改进的变形态Ti40合金的高温流变应力模型具有良好的精度。     

高强韧Ti6246合金热变形行为及应变补偿型本构模型

在温度为1123~1423 K,应变速率为0.01~10 s-1条件下,对Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo(Ti6246)合金进行高温热压缩试验。研究温度、应变速率和应变对Ti6246合金高温流变应力的影响规律,建立了该合金考虑应变补偿的Arrhenius本构模型,同时获得了热激活能Q和本构模型中材料参数对应变的响应规律。将模型计算结果与热压缩试验值进行对比发现,预测结果较为准确,其相关系数(R)及平均相对误差(AARE)分别为0.9984和1.71%,表明该合金热变形过程中的流变应力可用构建的应变补偿Arrhenius本构模型来描述。     

TC4 ELI钛合金的热变形行为及本构关系研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对TC4 ELI钛合金在两相区温度为750~950℃、应变速率为0.001~70s-1条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析了该合金的热变形行为,并采用Arrhenius方程和BP人工神经网络模型建立了该合金的本构关系模型。结果表明,应变速率与变形温度对TC4 ELI钛合金流变应力影响显著,流变应力随变形温度升高和应变速率降低而降低;在两相区热变形时,原始组织α相发生了不同程度的球化/动态再结晶,并且低应变速率会促进球化/动态再结晶的发生;采用Arrhenius方程和BP人工神经网络模型建立的本构方程平均误差分别为17.51%和1.36%,BP人工神经网络模型具有更高的精度,更适合用于TC4 ELI钛合金的流动应力预测。     

GH5188合金流变行为研究

通过在Gleeble-3500型热模拟实验机上对GH5188合金进行等温热压缩实验,在变形温度为1030~1150℃、应变速率为0.01~10s-1的条件下,研究其热压缩变形的流变应力变化规律。在应力-应变结果的基础上,采用引入应变量因素的Arrhenius方程,建立了描述GH5188合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对GH5188合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。GH5188合金流变应力计算值和实验值相对误差较小,所建立的本构方程具有良好的预测能力。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金高温流变应力特征及本构方程

采用Gleebe1500热模拟机对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行热压缩,研究了该合金在应变速率为0.001~1.0s~(-1)、变形温度为250~450℃条件下的流变特性。结果表明:在应变速率为0.001s-1,变形温度为250~450℃范围内,流变应力达到峰值后随着应变量的增加而降低,呈现出连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。应变速率和流变应力之间满足指数关系,变形温度和流变应力之间满足Arrhenius关系。通过线性回归分析计算出合金的应变硬化指数n以及热变形激活能Q得到了该合金在高温变形条件下的流变应力本构方程。     

Ti6Al4V合金高温拉伸变形Norton-Hoff与Arrhenius本构理论的模型化与比较(英文)

为研究Ti6Al4V合金在热成形过程中的力学性能,在923~1023K温度和0.0005~0.05s1应变速率范围内,进行片状试样的恒温高温拉伸试验,采集应力—应变试验数据并建立材料的本构模型。将Arrhenius和Norton-Hoff本构模型用于表征合金的高温拉伸行为。拟合结果显示,考虑材料常数应变补偿的Arrhenius模型和改进的Norton-Hoff模型均可以准确地预测Ti6Al4V合金多数条件下的流变应力,由拟合结果比较可知改进的Norton-Hoff模型比Arrhenius模型更精确。     

3Cr20Ni10W2耐热合金钢高温塑性变形本构描述

通过等温热压缩试验获得了挤压态3Cr20Ni10W2耐热合金高温热塑性变形的真应力-应变曲线。结合Arrhenius双曲正弦本构方程,通过线性回归分析求解得到不同变形条件下本构模型中的热变形激活能Q,材料常数n、α及A,从而构建了用于表征3Cr20Ni10W2耐热合金流变应力与应变量、温度、应变速率之间内在关系的本构方程。流变应力的预测值与试验值较吻合,而且预测的最大相对误差为7.99%,相关系数为0.995。     

基于人工神经网络的高精度Ti6242s合金热变形本构模型

使用Gleeble-3800对锻态Ti6242s钛合金在温度950～1010℃、应变速率0.01～10 s-1的条件下进行了75%变形量的热压缩模拟试验。基于实验取得的真应力-真应变曲线,分别使用人工神经网络(ANN)和Arrhenius方程建立Ti6242s合金本构模型,研究其热变形行为。结果表明:流变应力在变形开始后迅速上升至峰值应力,随后硬化与软化达到动态平衡,在真应变达到0.6后加工硬化逐渐占据主导,硬化幅度随应变速率的增大而提高;人工神经网络本构模型预测值的平均相对误差(AARE)为2.25%,决定系数(R2)为0.999 06;Arrhenius方程本构模型预测值的AARE为14.40%,R~2为0.954 68,精度在参数范围内波动较大;ANN本构模型精度远高于Arrhenius本构模型,且在整个参数范围内具有一致的精度;ANN本构模型具有良好的泛化能力,在实验参数范围外预测流变应力仍具有较高的精度。     

挤压态42CrMo钢热压缩应力-应变关系的变参数Arrhenius模型研究

为了研究挤压态42CrMo高强度钢的高温流变行为,使用Gleeble1500热物理模拟机在温度1123~1348K和应变速率0.01~10s~(-1)下进行了等温热压缩实验,采集了真应力-应变数据。引入修正的变参数型Arrhenius本构方程,在不同真应变下进行了多元线性回归拟合,获得了方程中各参量(变形激活能Q、材料常数n、α及结构因子A)随应变的变化规律。构建出了挤压态42CrMo高强度钢的高温流变应力本构方程。对实验和预测结果之间的相对误差进行了计算。结果表明:模型最大相对误差为4.73%,最大平均误差为1.34%。     

环轧态Ti40钛合金热变形组织演变及本构关系研究

针对环轧态Ti40钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形实验,研究合金在应变速率0. 001～1 s~(-1),温度950～1100℃范围变形过程中流变应力和微观组织演变行为,并通过流变应力曲线拟合计算建立合金该变形条件下的流变应力本构方程。实验结果表明:流变应力随着应变量的增加急速升高而后突降,同时流变应力随着应变速率增大而增大,这与位错密度增殖和运动密切相关;当合金变形温度一定时,随着应变速率变小,内部组织发生动态再结晶,平均晶粒尺寸得到细化;但当应变速率一定时,合金在较低应变速率(0. 001 s~(-1))变形时,需适当控制变形温度,才能得到晶粒更细小的均匀组织。     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

6061铝合金高温拉伸流变行为

利用Gleeble3500热模拟试验机对6061铝合金进行高温拉伸实验,研究变形温度为365℃~565℃和应变速率为0.01s-1~1s-1条件下6061铝合金的高温拉伸流变行为。结果表明,6061铝合金属于正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算6061铝合金的应力指数n及变形激活能Q,获得其高温拉伸条件下的流变应力本构方程。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

MoNb合金热变形行为及本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对MoNb合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,计算其热变形激活能。结果表明:变形温度和应变速率对流动应力具有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。误差分析表明,采用多元线性回归法建立的MoNb合金本构关系模型具有较高的精度,该模型的预测值误差小于10%的数据点占总数的92.86%,相关系数和平均相对误差分别为0.976和4.08%,能较为准确的预测合金的高温流动应力。     

Mg-Zn-Zr-Y合金高温塑性变形本构模型及流变行为预测

采用Gleeble热力模拟试验机对Mg-Zn-Zr-Y合金进行了高温压缩变形实验,分析了合金在变形温度为573~723K、应变速率为0.001~1 s-1范围内的流变行为。结果表明,热变形条件对流变特征和流变应力影响显著,流变曲线呈现"饱和非线性"和"正偏态分布"2种特征,应力水平随着变形温度的降低和应变速率的增大而提高。基于Arrhenius和Zener-Holloman方程,线性拟合确定了合金的表观变形激活能(Q=152.307 k J·mol~(-1))和应力指数(n=5.521)等参数,建立了描述塑性流变行为的本构方程。结果显示,该本构模型数值计算出的流变应力理论值与实验结果的吻合程度依赖于热变形条件的取值范围,与"饱和非线性"稳态流变特征的塑性变形行为基本吻合;而与加工硬化突出的"正偏态分布"流变行为存在一定偏差,引起理论峰值应变前移,但峰值应力水平仍基本符合。表明该本构模型在Mg-Zn-Zr-Y合金中表现出较好的实用性,尤其适用描述高变形温度(623 K)和低应变速率(0.01 s~(–1))下稳态塑性变形行为。     

铸态GH706合金的热变形行为研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为1100,1130,1160和1190℃、应变速率为0.01,0.1和1 s-1下的铸态GH706合金流变曲线,分析了流变曲线的特征及成因,并通过与锻态材料对比,得出铸态材料在高应变速率下更容易产生应变硬化的结论;应用Arrhenius模型对实验数据进行回归分析,建立了0.2~0.8应变范围内铸态GH706合金的本构关系,统计计算了模型预测的流动应力和实验值之间的最大相对误差为13.1%;应用Voce方程建立了铸态GH706合金应变0~0.2范围内的本构关系,模型预测流动应力和实验值之间的平均相对误差为0.2%,很好地反映了低应变条件下材料的硬化行为。     

铸态UNS N10276镍基合金热变形行为研究

系统研究了铸态UNS N10276合金在950~1 250℃、应变速率0. 01~10 s-1变形条件下的热压缩流变行为和微观组织演变。结果表明,UNS N10276合金流变应力值随着变形温度的升高以及应变速率的降低而减小,较高的变形温度以及较小的应变速率有利于动态再结晶的发生。根据UNS N10276合金在热变形过程中的流变行为和组织演变特征,得出该合金适宜在温度为1 050~1 250℃以及应变速率为0. 1~1 s-1的变形条件下进行热加工。此外,根据Arrhenius本构模型中的指数函数方程及流变应力数据,建立了UNS N10276合金的热变形本构模型为Z=εexp(497×10~3/RT)=2. 4×10~(14)exp(0.033σ_(0.5)),其表观激活能Q为497 kJ/mol。