时效过程中2124铝合金蠕变本构模型的研究

研究不同时效温度下2124铝合金蠕变性能及组织变化,建立合金的蠕变本构模型。结果表明,由于该模型采用了析出相瞬时体积分数增长率描述析出相变化,与试验结果更吻合,适合研究合金晶粒的非均匀形核长大。     

基于热冲压工艺的AA6111铝合金热变形行为及本构模型

基于Gleeble-3500热模拟试验机,以AA6111铝合金板材为试验材料,在变形温度为425℃～525℃范围内、应变速率为0.01/s～1.0/s范围内进行了的高温拉伸测试,获得了材料在高温下的真应力-应变曲线.对拉断后的试样进行组织分析,阐述了不同变形条件下AA6111铝合金的组织对其高温流变行为的影响.研究结果...     

6082铝合金热变形的本构模型

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6082锅合金在变形温度为300～500℃以及应变速率为0.01-10/s下高温单道次压缩过程的热变形流变应力行为.结果表明:6082铝合金高温单道次压缩下的热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,其软化机制主要为动态回复.该合金流变应力的大小受变形温度、应变速率的强烈影响,它随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,说明该合金足一个正应变速率敏感的材料.该合金高温流变应力σ可采用Zener-Hollomon参数的函数来描述,函数表达式中参数A,a和n的值分别为3.97×1011s-1、0.011MPa-1、9.16;其热变形激活能Q为143.89kJ/mol.     

AA7075高强铝合金热冲压流变行为本构模型对比研究

在热冲压过程中,AA7075高强铝合金板料经充分固溶后移入室温模具进行冲压成形并淬火。为表征AA7075铝合金在热冲压工艺中的变形行为,在温度200~480℃、应变速率0.01~10s-1范围内进行了高温拉伸试验。基于Arrhenius类型本构模型、Johnson-Cook模型以及Zerilli-Armstrong模型提出了多种修正本构模型,并应用实验所获流变曲线进行了拟合。提出的修正模型通过将模型参数表示为应变、应变速率及温度相关的多项式函数耦合了应变、应变速率及温度对流变应力的影响,并通过均方误差(MSE)以及相关系数R值对模型流变应力预测准确性进行了评价。结果表明,修正的Johnson-Cook模型能够更加准确的预测AA7075高温流变行为。     

7050铝合金热压缩本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了7050铝合金热轧板材高向试样在应变速率0.01 s-1~3 s-1,变形温度为250~450℃条件下的恒速率等温压缩实验。得到了材料的流变应力曲线,分析了合金的流变应力变化特征,建立了合金的流变应力本构方程,为采用7050铝合金热轧板材作为坯料进行热加工工艺提供了理论依据。     

基于单向拉伸的7A09铝合金本构方程

通过不同温度及应变速率下的单向拉伸试验，获得了7A09铝合金板材关键力学性能参数的变化规律。结果表明：在应变速率一定的条件下，当温度降低时，7A09铝合金的抗拉强度与流动应力随之升高，当温度升高时，断后伸长率有明显提高。基于Fields&Backofen本构方程，建立7A09铝合金温拉伸时的应力-应变本构模型，分析和探讨了在不同温度状态下7A09铝合金的强化规律。结果表明：7A09铝合金的应变强化指数随着温度的升高而减小，而应变速率敏感性指数则显著提高，应变速率的强化作用得到了显著增强。以温成形技术生产的桁条加强件为例，利用本构模型进行有限元模拟，确定成形速度为5000 mm·s^-1时，零件减薄率最小；温度为175℃时，零件壁厚分布最为均匀，最小减薄率仅为3.8%。     

ZL114A铝合金高应变速率下的本构模型与损伤模型

利用分离式霍普金森压杆和分离式霍普金森拉杆装置对ZL114A铝合金进行了高应变速率下的动态力学性能试验。利用最小二乘法对本构模型与损伤模型参数进行了标定。考虑应变与应变速率的耦合作用,基于原始J-C模型,提出了一种修正的本构模型。材料的真应力-真应变曲线表明,ZL114A铝合金表现出明显的应变强化与负应变速率效应,等效塑性断裂应变随应力三轴度的减小和应变速率的增加而增加。数据验证表明,修正后的J-C本构模型比原始的J-C模型预测精度更高,其最大平均绝对相对误差为2.830%,较原始的J-C模型减小了21.138%。     

1300MPa级热成形钢高应变速率本构模型分析

对CR950/1300HS的静态和高应变速率下的力学性能进行测试，采用5种不同的硬化模型对静态力学性能曲线进行拟合；选取误差较小的Swift和Hockett-Sherby模型，通过引入加权系数组成混合硬化模型；选取半径为5 mm的缺口拉伸试件进行混合硬化模型验证。在混合硬化模型中引入应变速率强化项，构建应变速率相关的混合本构模型。基于车身B柱侧面碰撞工况，对比应变速率相关的混合本构模型和其他本构模型仿真分析结果与实测结果的差异，以验证模型的可靠性。结果表明，混合硬化模型的仿真分析结果与试验测试的最大力误差为2.15%,可决系数达到0.976,优于其他硬化模型；CR950/1300HS的塑性、屈服强度和抗拉强度随着应变速率的增加得到一定的提升。应变速率相关的混合本构模型所得关键点应力与实测结果误差小于5%;B柱侧面碰撞仿真时，采用混合本构模型得到的最大侵入量和侵入速度的误差分别在4.5%和3.68%以内，优于采用其他模型的结果；因此，可选用该模型作为材料输入应用于碰撞仿真分析。     

航空用2124铝合金高温拉伸试验研究

高温下的力学性能对于选用和开发高温材料具有重要意义。对航空用2124铝合金进行了高温拉伸试验研究，比较分析不同的试样尺寸、加热温度、保温时间和拉伸速率对高温拉伸试验结果的影响。试验结果表明：温度和拉伸速率对合金强度的影响非常明显，对塑性的影响不明显；尺寸和保温时间对合金强度和塑性的影响都不太明显。     

热推弯管成形过程材料本构模型

在热推弯管成形过程实验研究基础上,综合考虑加热温度、应变速率、变形程序、应力状态与含碳量等因素对碳钢弯管成形过程材料力学性能的影响,兼顾准确性和计算简单性建立了碳钢弯管成形过程材料本构模型。     

2124铝合金的均匀化热处理

采用光学显微镜、差热分析、扫描电镜、能谱分析、透射电镜和X射线衍射研究2124铝合金铸态与均匀化态的显微组织演化和成分分布.结果表明:2124铝合金的铸态组织枝晶偏析严重,在晶界存在很多低熔点共晶相,合金中元素Cu,Mg和Mn在晶内及晶界分布不均匀;经过均匀化处理后,2124铝合金组织中的非平衡相逐渐溶解,各组元分布趋于均匀;该合金的过烧温度为504 ℃,最佳均匀化制度为(490 ℃,24 h),该制度与均匀化动力学方程得到的结论基本一致.     

工艺参数对蠕变时效2124铝合金力学性能和微观组织的影响

研究2124铝合金在蠕变时效过程中工艺参数对力学性能和微观组织的影响。结果表明，蠕变量和蠕变速率随着时效时间、温度、应力的增大而增大。硬度随着时间和应力的增加呈类似于先增加后减小的趋势。在实验温度185～195℃范围内，温度对硬度的影响不大。当蠕变条件为200MPa、185℃、8h时，试样得到最佳的力学性能，此时试样基体内同时存在强化相S＂相和S＇相。透射电镜观察表明外加应力能促进析出相的析出和长大，基体中没有发现明显的应力位向效应。     

2124铝合金各向异性的EBSD研究

通过拉伸力学性能测试及电子背散射衍射(EBSD)分析,对2124铝合金厚板沿轧制方向(L)、横向(T)、轧面法向(S)的各向异性进行了研究.研究结果表明,在L、T和S方向,2124铝合金厚板的强度和塑性均表现出明显的各向异性.择优取向、Schmid因子统计及分布、晶粒尺寸及取向差分布的差异可能是造成各向异性产生的根本原因.     

2124铝合金非对称带筋壁板时效成形仿真

为预测铝合金壁板的成形与回弹,利用ABQUS软件对铝合金时效成形进行仿真,仿真过程中不同的边界条件对仿真精度影响很大;边界条件的选取与零件的结构及实际工况有关。提出了一种适用于非对称壁板仿真的边界条件,仿真误差小于0.5mm,满足工程应用要求。     

2124铝合金时效成形回弹预测

为预测2124铝合金时效成形的回弹量,对时效成形过程进行了理论分析,提出了通过应力松弛量计算时效成形回弹的方法。进行了单向应力松弛试验,得到2124铝合金应力松弛行为的数学表达式,推导出回弹后零件半径的计算公式,并通过实验证明其有效。运用得到的公式研究了弯曲半径、零件厚度和时效时间对回弹量的影响,得到了相应的变化规律和回弹量的下限值,并且给出时效成形回弹成因的解释,并提出材料的应力松弛极限是时效成形回弹的成因之一。     

2124铝合金蠕变时效的微结构与性能

研究蠕变时效前预处理(15%预变形+100℃预时效5 h)对可热处理强化2124铝合金蠕变时效成形的影响。采用SEM分析、TEM分析以及测定电导率、维氏硬度和拉伸性能等手段,分析两种不同初始状态试样经过蠕变时效后的微结构和性能。结果表明:初始预处理降低了蠕变时效过程中蠕变初始阶段的蠕变伸长率,但增大了稳态蠕变阶段的蠕变速率;初始预处理对基体中粗大Fe、Si相有一定的破碎作用,蠕变时效过程中,粗大粒子在蠕变应力作用下进一步被破碎;预处理能够改善第二相的析出形态和分布,使析出相分布均匀;预处理试样的电导率比未预处理试样的电导率高,其硬度和强度也较高,但伸长率较低。     

Constitutive description of casting aluminum alloy based on cylindrical void-cell model

Casting aluminum alloys are highly heterogeneous materials with different types of voids that affect the mechanical properties of the material. Through the analysis of a cylindrical void-cell model the evolution equation of the voids was obtained. The evolution equation was embedded into a nonclassical elastoplastic constitutive relation, and an elastoplastic constitutive relation involving void evolution was obtained. A corresponding finite element procedure was developed and applied to the analyses of the distributions of the axial stress and porosity of notched cylindrical specimens of casting aluminum alloy A101. The computed results show good agreement with experimental data.     

2124铝合金在加载时效时的变形特点

通过自制加载时效设备研究了2124-T4铝合金薄板在170℃和190℃下的加载时效过程.结果证明,自制设备能够定性连续地测量加载时效样品的变形; 施加弹性应力在190℃或170℃时效可获得明显的不可恢复的变形;在时效加载过程随样品的快速升温可发生屈服载荷低于T4状态屈服载荷的现象;在190℃加载时效比在170℃加载时效获得的变形量更大,而且加载时效过程提早施加载荷以及增加加载时间均有利于变形量的增大.     

基于末端淬火试验2124铝合金的淬透性

通过Jominy末端淬火实验研究2124铝合金的淬透性。利用温度数据采集、布氏硬度检测、差示量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)等手段分析淬火冷却速率对时效后第二相析出行为的影响。结果表明:Jominy末端淬火2124铝合金室温水淬硬度下降小于10%的淬透深度大约为50 mm,该位置处合金在222.7～350.0℃温度区间的平均淬火冷却速率大于2.0℃/s;较低的淬火冷却速率致使过饱和的溶质原子和空位损失,导致时效析出相变驱动力不足,显著削弱了时效强化效果。