热冲压硼钢B1500HS高温本构方程的研究

硼钢的高温本构方程是热冲压数值模拟不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速度以及温度之间的依赖关系。为了研究热冲压硼钢B1500HS高温时的流变力学行为,采用Gleeble 1500D热模拟试验机,在600～900℃温度区间,分别以0.01 s–1、0.1 s–1、1.0 s–1、10 s–1的应变速度对硼钢B1500HS试样进行等温单向拉伸试验,计算得到各相应测试条件下的正应力—应变曲线。采用包含变形激活能和变形温度的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述硼钢奥氏体组织的热激活变形行为。通过对试验数据进行拟合回归分析,得到与应变量相关的各材料参数,以及与应变速度、变形温度相关的流变应力关系式。试验结果显示,流动应力随着变形温度的降低而增大,随着形变速度的升高而增大。计算结果表明:流变应力关系式的计算结果与试验数据的吻合度较好。     

TC1钛合金的高温流变行为

通过试验研究了TC1钛合金在变形温度为650~750℃、应变速率为0.000 5~0.01s-1条件下拉伸时的流变应力及组织演变规律;利用改进的Hooke定律和Grosman方程建立了TC1钛合金在高温下的应力-应变本构模型。结果表明:在应变速率一定时,TC1钛合金的流变应力随温度升高快速下降,当温度达到700℃并继续升高时,流变应力下降减缓;当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增加而快速增大;TC1钛合金在700℃变形时,低的应变速率可以促进动态再结晶的发生;依据拉伸试验数据建立的本构方程能够较准确地反映TC1钛合金在高温下的流变行为。     

Inconel690合金的高温拉伸变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机,研究了Incone1690镍基合金在1000-1250℃、应变速率为0．1～10s1条件下的高温拉伸变形行为,获得了流变应力和断裂特征随变形温度和应变速率的变化规律。结果表明：该合金在高温拉伸变形中的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大,1100-1250℃...     

H18热处理态2024铝合金的高温流变性能

在不同温度(300~475℃)和应变速率(0.000 5~0.1s-1)条件下对H18热处理态的2024铝合金进行了高温拉伸试验,得到了其应力-应变曲线,结合显微组织观察分析了温度及应变速率对该铝合金流变行为的影响与高温塑性变形时的动态软化机制。结果表明:H18态2024铝合金在300℃以上高温进行塑性变形时发生了再结晶,经过475℃、应变速率0.000 5s-1拉伸变形后,晶粒呈等轴状;其伸长率随着变形温度升高和应变速率的增大呈现先上升后下降的趋势;最大应力及应变硬化指数随温度的升高或应变速率的降低而下降;应变速率敏感指数随温度的升高而增大。     

变形条件对易拉罐用铝材高温流变应力的影响

采用动态热模拟试验技术进行高温等温压缩试验,探讨了变形条件对经高效熔体处理的易拉罐用铝材的真应力-真应变曲线及流变应力的影响。结果1表明:在300～500℃和0.01～10.0s-1的变形条件下存在稳态流变特征;随应变速率的增大或变形温度的降低,进入稳态流变阶段时所对应的真应变值和真应力值逐渐增大,材料更难进入稳态变形,尤其在250℃时,进入稳态时的真应变值较大,变形抗力大,难以进行热加工变形;而在350℃以上时,进入稳态流变阶段所对应的真应变值明显减小,材料较易进行热加工变形。稳态流变应力与应变速率或变形温度之间分别满足双曲正弦函数关系和Arrhenius关系,即可用包含Arrhenius项的Z参数来描述易拉罐材高温变形的流变应力行为。     

新型TA32钛合金板的高温拉伸变形行为

在变形温度650～850℃、应变速率0.001～0.100s-1条件下对TA32钛合金板进行高温拉伸试验,研究了变形温度和应变速率对合金高温拉伸变形行为的影响;基于修正的Hooke定律和Grosman方程建立TA32钛合金的高温流变本构方程并进行试验验证。结果表明:TA32钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,变形温度的升高和应变速率的降低均会使流变应力减小;在变形温度650℃、应变速率0.100s-1下,合金的抗拉强度为680 MPa,约为常温抗拉强度的80%,合金仍具有较高的强度;当变形温度由750℃升至850℃时,合金伸长率的增长幅度和强度的下降幅度均较明显,合金塑性较好;采用建立的高温流变本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验结果基本吻合,其相关系数和平均相对误差分别为0.979 4和11.1%,该本构模型可较好地描述TA32钛合金的高温拉伸变形行为。     

7039铝合金的热压缩变形本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对7039铝合金进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为300~500℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对7039铝合金的流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高;7039铝合金的高温流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其热变形本构方程为.ε=5.30×1012[sinh(0.011σ)]5.28×exp[-173.68×103/(RT)]。     

7N01铝合金热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟机研究了7N01铝合金在变形温度为300℃~450℃、应变速率为0.01s~1s-1时的等温压缩热变形行为。结果表明:7N01铝合金的流变应力均在一个较小的应变时达到峰值,且随着应变速率的提高和变形温度的降低,流变应力峰值增加。在低应变速率(0.01s-1)时,7N01铝合金中出现了再结晶组织,随着变形温度的升高,再结晶晶粒数目增多且尺寸变大。7N01铝合金的显微硬度随着变形温度的升高和应变速率的增大而增大。     

14%SiC/7AO4铝基复合材料的加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对搅拌铸造法制备的14%SiC/7AO4铝基复合材料进行了高温压缩试验,对其在0.001～1s-1和300～450℃条件下的流变应力进行了研究,并根据动态材料模型建立了加工图.结果表明:在试验条件范围内,该材料热压缩变形时存在较明显的稳态流变特征,流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低;在应变速率为1s-1时,绝热升温明显,温度随应变量的增加而升高;该复合材料的最佳加工温度在400～450℃,应变速率在0.001～0.01 s-1之间,而在低温高应变速率和高温中应变速率区域出现失稳.     

镍微合金化9310钢的高温热变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机在温度1 173~1 473K、应变速率0.01~10s-1的条件下,对镍微合金化9310钢的高温热变形前行为进行了研究,得到了试验钢的高温流变曲线,并用光学显微镜观察了试验钢变形前后的显微组织。结果表明:镍微合金化9310钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;试验钢在真应变为0.9,应变速率为0.01~10s-1的条件下,随着应变速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高;测得试验钢的热变形激活能Q值为362.649kJ·mol-1,并建立了其热变形方程以及动态再结晶条件下峰值应变σp与Zener-Hollomon因子的关系式。     

10B06冷镦钢连铸坯的热压缩流变行为

利用MMS-200型热力模拟试验机研究了10B06冷镦钢连铸坯在750～1 100℃、应变速率为0.01～20s-1条件下的热压缩流变行为,并且通过线性回归确定了该钢的应变硬化指数以及热激活能,获得了其在变形条件下的流变应力本构方程。结果表明:该钢在热压缩变形时的流变软化行为是动态再结晶、动态回复与加工硬化联合作用的结果;当变形温度较低、应变速率较小时,软化效应以动态再结晶为主;而当变形温度较高、应变速率较大时,软化效应是动态再结晶和动态回复共同作用的结果;该钢的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的函数来描述,其热激活能为220.132 3kJ.mol-1。     

铸态42CrMo钢热压缩变形时的动态再结晶行为

基于Gleeble-1500型热模拟试验机进行热压缩试验,通过对试验数据进行线性回归分析推导出了铸态42CrMo钢热压缩变形的本构方程,同时探讨了热压缩变形参数对显微组织的影响。结果表明:在相同的变形温度(850～1 150℃)下,该钢变形后的显微组织随着应变速率的增大逐渐变细,在5s-1时达到最细;在相同的应变速率(0.1～5s-1)下,显微组织随着变形温度的升高逐渐变细后再粗化,在1 050℃时马氏体板条最细;在相同的应变速率(1～5s-1)和变形温度(900～1 050℃)下,随着变形量的增加,再结晶晶粒尺寸均得到了显著细化;在温度为1 050℃、应变速率为5s-1、应变为0.6时热压缩后晶粒的细化效果最为显著。     

Al-1.04Mg-0.85Si-0.01Cu铝合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对Al-1.04Mg-0.85Si-0.01Cu铝合金进行热压缩试验,研究了其在300～500℃和0.001～1.0s-1应变速率下的热变形行为,并利用光学显微镜分析了其不同条件变形后的显微组织。结果表明:该合金的热变形行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述;应变速率小于1.0s-1时,随温度升高和应变速率增加,合金的变形激活能提高,应变速率为1.0s-1时,变形激活能有所下降;计算得到该合金的热变形激活能为193.029kJ·mol-1,低于6061合金的变形激活能;该合金的热加工性能优良。     

0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢在950~1 100℃,0.01~1 s^-1条件下的热变形行为。依据热压缩过程中0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的真应变-真应力曲线,确定了其在该热变形参数下的高温本构方程,并根据动态材料模型建立热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而降低。0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形激活能为549 kJ/mol。在980~1 050℃范围内,真应变为0.4,应变速率为0.01~0.1 s^-1时,能量耗散效率η值为0.28~0.3,0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢容易发生动态再结晶。因此,该温度区域是最优的热加工工艺窗口。     

22MnB5超高强钢热冲压成形工艺及试验

考虑材料的热物理性能参数、力学性能与温度的关系,利用ABAQUS软件建立了22MnB5超高强钢热冲压过程的热力耦合有限元模型,选用合适的热冲压工艺参数进行数值分析,得到了坯料热冲压成形的应力应变分布,并以板料初始温度为变量,研究不同初始温度对零件厚度分布、回弹及冷却速率的影响。进行了板料初始温度为900℃的22MnB5超高强钢热冲压试验,零件厚度分布及回弹量与模拟结果基本吻合,各区域淬火组织均为板条状马氏体,由于零件底部的淬火冷却速率较大,马氏体组织更加均匀细小。     

316LN不锈钢低速率应变下的热变形行为

目前, 对316LN不锈钢在低速率应变下的热变形行为研究很少. 本文选用工业316LN不锈钢, 通过Gleeble-3800热模拟试验机进行了600-1 100 ℃温度下, 应变速率为3×10-3 s-1的热压缩试验, 得到了真应力-应变曲线. 通过分析真应力-应变曲线和试样的微观组织, 得到了如下结论: 1 000 ℃和稍高温度是适于低速率应变下316LN不锈钢加工的温度.     

4Cr5MoSiV1热作模具钢的热变形行为与热加工图

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对4Cr5MoSiV1热作模具钢进行单道次等温压缩试验,研究了其在变形温度750～1050℃,应变速率0.001～0.1 s-1条件下的热变形行为,并观察变形后的显微组织;根据试验得到的真应力-真应变曲线,构建了0.3真应变下的Arrhenius高温本构模型,并在动态材料模型基...     

一种铁素体钢热变形流变应力行为

利用Gleeble热力模拟试验机在温度为1 123～1 473 K和应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下对试验钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,试验结果表明:试验钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,流变应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。通过线性回归分析确定了试验钢的流变应力本构方程。     

Experimental and theoretical study on the hot forming limit of 22MnB5 steel

To reveal the effects of forming temperature and blank thickness on the formability of boron steel 22MnB5, which is represented by forming limit diagram, the hot forming limit experiments and B-pillar hot stamping simulations are conducted. Combined with air cooling test, the forming limit diagrams of boron steels with different blank thicknesses of 1.8, 1.6, and 1.4 mm and forming temperatures of 800, 700, and 600 °C are established. The relationships between the formability and the crystal structure of steel, the forming limit diagram, and the effect of blank thickness and forming temperature on the formability of boron steel are extensively investigated. A model for prediction of hot forming limit of 22MnB5 steel before the occurrence of phase transformation induced by cooling based on Oh's ductile fracture criterion and Logan–Hosford yield criterion is derived and verified by experiments. The research thus provides an in-depth understanding of the formability of 22MnB5 steel for its process determination and process parameter configuration in industries.