不同温度下Ti6321合金的拉伸行为及塑性变形机制

为了研究Ti6321合金在不同温度下的服役性能及其塑性变形机制,在–196～400℃下对其进行拉伸性能测试并对断口形貌和显微组织进行分析。结果表明,随着温度的升高屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强差和断面收缩率逐渐增大;延伸率在–100℃降至16.0%,之后随着温度的升高而升高。不同温度下Ti6321合金的塑性变形机制有所不同。25℃下Ti6321合金塑性变形机制主要为柱面滑移。–196℃下Ti6321合金的位错滑移受到抑制,此时等轴α相滑移类型为柱面滑移、一级锥面和滑移,片层α相滑移类型为基面滑移和二级锥面滑移;但{1012}和{1122}孪晶开动使塑性得到恢复,变形机制为滑移、孪生共存,以滑移为主。200℃和400℃下Ti6321合金位错交互作用强烈,可发现位错网等位错组态特征,同时有少量{1012}孪晶开动,变形机制主要为位错滑移。等轴α相与片层α相中的滑移类型相同,为柱面滑移和二级锥面滑移。     

Ti-1100铸态合金的变形行为及本构模型研究

采用高温炉配合WDW-300型电子万能试验机对Ti-1100铸态合金进行等温压缩实验,得到了合金在温度25～800℃、应变速率1×10^-4～1×10^-2s^-1条件下的真应力-真应变曲线,分析了合金的变形行为,基于实验数据建立了本构模型。结果表明:Ti-1100合金在800℃时,流变应力在同一温度下随着应变速率的增加而增加,在25～600℃时流变应力随应变速率增加的变化相对800℃较小,在应变速率不变的前提下,屈服应力随着温度的升高而降低。利用真应力-真应变曲线基于Arrhenius双曲正弦本构模型建立了包含应变项,温度在25～800℃大温度范围的力学本构模型,对模型的计算值和实验值进行了比较,同时采用实验值与计算值的平均相对误差绝对值(AARE)定量检验所建本构模型的精度,验证了模型的可靠性。通过扫描电镜(SEM)对合金的断面和内部显微组织进行观察,发现合金在常温条件下,压缩断面为以河流花样的脆性断裂为主并在局部出现韧窝形状,合金内部的片状组织在高温情况下发生了明显的弯曲、折叠、间距变小。     

冲击载荷下022Cr18Ni14Mo2不锈钢动态力学特性及其本构模型研究

利用UTM5305万能试验机和剖分式Hopkinson压杆装置,对022Cr18Ni14Mo2不锈钢进行了准静态及动态下的压缩试验研究,探讨了其应变硬化特征及流动应力对应变率的依赖程度,并结合应变强化指数n和应变率敏感性系数β两个参量进行定量分析。依据上述分析结果,对传统的J-C本构模型进行修正,构建了一种新型的本构模型。借助试验数据对修正后的本构模型进行参数识别,将模型预测值与试验值进行对比分析,运用本构模型的相关系数（R）和平均相对误差（AARE）两个参量对其评价。结果表明：该试样具有明显应变硬化特性和显著的应变率敏感性,应变强化指数受应变、应变率的支配,应变率敏感性系数随应变率的增加而增加,且增加的幅度逐渐减小。修正后本构模型的相关系数（R）为0.989 6,平均相对误差（AARE）为3.29%,能够较好地描述试样高温、高应变率下的流变行为。     

GH3230高温合金热变形行为及本构模型研究

采用高温拉伸试验研究了GH3230合金在温度1144~1273 K、应变速率1×10-3~1×10-1s-1条件下的热变形行为。计算了变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建合金的高温变形的本构关系。结果表明:温度和应变速率对GH3230合金的高温力学性能有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。GH3230合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,热变形材料常数为:A=5.179×1016s-1,a=0.0088,n=3.9893,并计算出合金的平均变形激活能Q=455.203 k J·mol-1,且变形激活能更容易受到应变速率的影响。扫描电镜(SEM)断口分析表明GH3230合金在高温下(1144~1273 K)应变率范围为1×10-3~1×10-1s-1时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

基于修正Johnson-Cook本构模型的奥氏体不锈钢高温流变行为

文章研究了修正的Johnson-Cook(m-JC)本构模型对304奥氏体不锈钢高温流变行为的表征能力。利用不同温度、应变和应变速率等温热压缩试验的试验真应力-应变数据来计算本构模型的材料常数,建立了关于304奥氏体不锈钢的m-JC本构模型。通过比较预测结果的相关系数、平均相对误差以及均方差,评估了模型的适用性。结果表明,修正的JC模型预测结果和试验结果之间的平均相对误差绝对值为6.77%,相关系数为0.987,均方差为11.2 MPa, m-JC本构模型可以较为准确的描述304奥氏体不锈钢的流变行为。     

高应变率下的岩石动载特性

采用先进的霍布金生杆(SHPB)装置对多种矿岩进行了高应变率下(ε=300～1000s^-1)的力学特性研究。给出了矿岩在不同应变率下的动态破坏强度、动态弹性模量、动态应力-应变曲线和分析结论。     

镍基变形高温合金本构分析研究进展

本构分析是计算镍基变形高温合金热加工外载荷,预测热变形组织的有效方法,为实际生产中加工工艺的制定提供理论参考,同时也可以为有限元法模拟加工过程提供重要数据。综述了镍基变形高温合金本构方程的研究现状,包括目前广泛采用的本构方程的形式及其推导过程,以及在流变应力模型,动态再结晶模型等方面的研究进展。     

加工参数对Ti2041合金热变形行为及组织演变的影响

采用Gleeble-3800热模拟试验机对Ti2041合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度为650～900℃、应变速率为0.001～1.000 s-1和最大变形量为60%下的高温热变形行为。分析了不同变形工艺参数对微观组织的影响规律。结果表明：合金的峰值应力值随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。随着变形温度、应变速率和变形量的增大,变形组织中的动态再结晶现象越明显,晶粒尺寸逐渐减小,合金的显微硬度逐渐增大。通过提高变形温度、增大应变速率和变形量达到了细化晶粒的效果;随着保温时间的增加,晶粒尺寸越大,合金的显微硬度值也逐渐降低。基于实验数据,建立了含Z参数的应变补偿Arrhenious本构方程,具有较高的精度,其相关系数值达到了0.99295,平均相对误差为7.63%,预测值偏差在15%以内的数据点达92.82%。     

Ti-6Al-4V合金动态本构模型参数敏感性及其优化

由于未考虑参数敏感性,经典的5参数Johnson-Cook模型在描述Ti-6Al-4V合金的动态力学响应时,会萎缩为少于5参数的模型。此外,该模型未考虑参数的耦合效应,一组参数仅仅需要在特定应变率和温度条件下的一条实验曲线就可以拟合得到,而所得参数在预测其他条件下的实验曲线时会遇到挑战。首先通过拉丁超立方抽样和Spearman秩相关分析理论结合的方法,对经典Johnson-Cook模型进行参数敏感度分析,得出5参数敏感度相当的合理取值范围并将其作为初始搜索区间。然后结合遗传算法对5个材料参数进行全局最优搜索,得到考虑5参数相互耦合变化的优化值。优化后的模型能够较好地预测Ti-6Al-4V合金在低应变率、不同温度下的应力-应变关系。此外,采用上述方法,并将材料参数考虑为温度的函数,预测了高应变率、不同温度下Ti-6Al-4V合金的力学行为,结果与实验值吻合。     

线性回归法建立Ti6Al4V合金超塑变形本构关系

材料的本构关系是描述材料变形的基本信息,是联系材料塑性变形过程中流动应力和变形工艺参数的桥梁.本文通过在Gleeble1500热模拟试验机上,在温度860～950 ℃、应变速率0.0005～0.05 s-1范围内对Ti6Al4V(w[Al]=6%,w[V]=4%)合金进行超塑性等温压缩变形试验,分析了压缩变形过程中的变形行为.结果表明,Ti6Al4V合金在超塑性压缩变形中,随着温度的升高或应变速率的降低,材料的流变应力显著降低,动态再结晶是其主要的软化机制.在实验数据的基础上采用多元线性回归方法建立了反映流动应力与各影响因素间关系的本构方程.     

锻造工艺对Ti-6321合金棒材显微组织与力学性能的影响

研究了不同锻造工艺对Ti-6321合金棒材组织与力学性能的影响。结果表明:Ti-6321合金棒材经常规锻造后为等轴组织,经近β锻造后为双态组织,经β锻造后为网篮组织;双态组织不仅具有与等轴组织和网篮组织相当的强度和塑性,而且冲击韧性可达到850 kJ/m2以上,明显高于等轴组织和网篮组织。     

Constitutive Models for Compressive Deformation of AZ80 Magnesium Alloy under Multiple Loading Directions and Strain Rates

Two constitutive models,the modified Johnson-Cook model and the logarithm linear relation model based on empirical approach and data analysis,were presented to illustrate compressive deformation of magnesium alloys AZ80 under multiple loading directions and strain rates.The results of stress-strain curve analysis and sensitivity index analysis suggested that the stress held large fluctuations in loading direction of 90°.Model testing signified that the logarithm linear relation model was more proper than the modified Johnson-Cook model in view of relative mean square error and correlation coefficients.Moreover,numerical simulation building on established models also indicated that the logarithm linear model is more precise than the modified Johnson-Cook model.     

温度和应变速率对FeCrNi合金位错组态的影响

 利用透射电镜观察了不同温度及不同应变速率下FeCrNi合金的位错组态,分析了位错组态与温度及应变速率的关系。结果表明：温度使交滑移频率提高,位错组态从位错墙向位错胞方向发展,而应变速率升高使交滑移频率降低,位错组态从位错胞向位错墙、高密度层错方向发展。     

应变速率对钛合金室温拉伸性能的影响

拉伸速率对金属材料的室温拉伸性能影响很大,文章介绍了不同应变速率对钛合金Ti6Al4V(TC4)、TA15和Ti1023室温拉伸性能影响的研究进展,并通过分析和归纳,阐述了第一应变速率和第二应变速率对钛合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率及断面收缩率的影响程度和规律,最后对应变速率对钛合金室温拉伸性能影响研究的发展方向进行了展望。     

Influence of Strain Rate,Temperature, Plastic Strain,and Microstructure on the Strain Rate Sensitivity of Automotive Sheet Steels

This work identifies the influence of strain rate, temperature, plastic strain, and microstructure on the strain rate sensitivity of automotive sheet steel grades in crash conditions. The strain rate sensitivity m has been determined by means of dynamic tensile tests in the strain rate range 10^?3–200 s^?1 and in the temperature range 233–373 K. The dynamic flow curves have been tested by means of servohydraulic tensile testing. The strain rate sensitivity decreases with increasing plastic strain due to a gradual exhausting of work hardening potential combined with adiabatic softening effects. The strain rate sensitivity is improved with decreasing temperature and increasing strain rate, according to the thermally activated deformation mechanism. The m‐value is reduced with increasing strength level, this decrease being most pronounced for steels with a yield strength below 400 MPa. Solid solution alloying with manganese, silicon, and especially phosphorous elements lowers the strain rate sensitivity significantly. Second phase hardening with bainite and martensite as the second constituent in a ferritic matrix reduces the strain rate sensitivity of automotive sheet steels. A statistical modeling is proposed to correlate the m‐value with the corresponding quasistatic tensile flow stress.     

Comparative Study on Constitutive Modeling of Tantalum and Tantalum Tungsten Alloy

As a model bee metal, tantalum and its alloys have wide applications in defense-related fields. The KHL （Khan, Huang, Liang, 1999） model and the constitutive model proposed by Nemat-Nasser et al （Nemat-Nasser and Kapoor, 2001） for tantalum and its alloys were analyzed and compared with each other. A set of published data recorded during elastic-plastic deformations of tantalum, tantalum alloy containing tungsten of 2.5% （Ta-2.5W）, over a wide range of strains, strain rates, and temperatures were used to correlate the two models. Overall, it can be concluded that KHL model correlates much better with the data than the model used by Nemat-Nasser et al.     

Ti35合金焊接接头在高温硝酸中的腐蚀性能研究

以沸腾的核乏燃料后处理模拟料液及空白硝酸溶液为腐蚀液,研究了Ti35合金焊接接头的耐腐蚀性能。在模拟料液中对Ti35合金熔敷金属及焊接热模拟样进行全浸腐蚀实验,间接评价了焊接接头熔区及热影响区的耐腐蚀性能。结果表明:Ti35合金焊接接头在沸腾空白硝酸溶液及模拟料液中均具有良好的均匀腐蚀性能,焊缝熔区及热影响区的腐蚀速率大于焊接接头的腐蚀速率,焊接接头的腐蚀对焊接应力的敏感性不高;在沸腾空白硝酸介质中,硝酸浓度对焊接接头的耐蚀性能有较大的影响,随硝酸浓度的提高,焊接接头的耐蚀性能有所下降;硝酸溶液中氧化性金属阳离子对Ti35合金的焊接接头具有缓蚀作用。     

Mo-Nb合金单晶的高温力学性能

研究了晶向为111Mo-Nb合金单晶的高温力学性能。实验结果表明,随着少量溶质原子Nb的加入,Mo-Nb合金单晶的高温强度获得了明显的提高。在1873K和Nb含量在0～6%范围内时(文中合金元素Nb含量均为质量百分比,下同),Nb含量每增大1%,材料的高温屈服强度就增加约16～25MPa,当Nb含量在0～3%范围内时,随着Nb含量的增加,塑性急剧下降,而在3%～6%范围内时其下降幅度趋于平缓;同时,随着Nb浓度的增大,更多的Nb溶质原子增大了原子间扩散阻力,使材料高温稳态蠕变率减小,大大提高了材料的高温抗蠕变性能;在1773K/10MPa时Mo-Nb合金单晶的稳态蠕变率较纯Mo单晶的降低了3～4个数量级,分析认为其蠕变机制为扩散蠕变。     

Ti-18高温高强钛合金研制

介绍了高温高强钛合金Ti 18(Ti 6Al 4Mo 4Zr 2Sn 1W 0 .2Si)的试制过程 ,对该合金的性能与组织关系进行了讨论。结果表明 ,Ti- 18合金在常温和高温下均具有优异力学性能 :Φ35 0mm饼材 4 0 0℃ / 10 0h持久强度在80 0MPa以上 ,4 0 0℃ / 10 0h/ 380MPa下的残余应变为 0 .0 4 8% ,4 5 0℃时的断裂强度大于 10 0 0MPa ,延伸率δ5在12 %左右。同时该合金具有良好的热稳定性。研究显示 ,Ti 18合金组织类型的差异对高温性能影响不大 ,该合金半成品可采用等轴组织的变形工艺。双重退火可充分发挥Ti 18合金的热强性潜力 ,是合理的热处理制度。