18Ni马氏体时效钢高温变形本构关系研究

为了研究热变形参数对马氏体时效钢高温变形行为的影响,利用Gleeble-3800热模拟机对18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢在变形温度900~1050℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、真应变1.2的热变形参数范围内进行了高温压缩试验。并基于Arrhenius双曲正弦模型,采用多元线性回归方法建立了18Ni(1700 MPa)马氏体时效钢的本构方程。结果能为该马氏体时效钢的数值模拟和热加工工艺的制定提供理论基础。     

马氏体时效硬化不锈钢高温流变应力本构模型

利用Gleeble 1500D热模拟试验机对15-5PH马氏体时效硬化不锈钢在变形温度为950～1150℃和应变速率为0. 01～10 s-1条件下进行了等温压缩实验。从获得的20组高温流变应力曲线中随机选取15组数据,分别建立了考虑应变参量的Arrhenius本构模型和人工神经网络模型,并通过这两种模型对剩余5组高温流变应力进行了预测。结果表明,两种模型都能准确反映15-5PH钢的高温动态软化规律。与考虑应变参量的Arrhenius本构模型相比,人工神经网络模型预测出的应力值与实验测量的应力值吻合度更好,其相关性系数和相对误差分别为0. 993和6. 63%。这说明所建立的人工神经网络模型可以很好的描述15-5PH不锈钢的流变应力,其预测值与实验值吻合较好。     

HC750/980MS马氏体钢焊管焊缝锯切开裂的原因

采用电阻焊工艺焊接的HC750/980MS马氏体钢管飞锯锯切后发现焊缝开裂。为了弄清其开裂的原因,对两件开裂焊管即管1和管2进行了化学成分分析、金相检验和力学性能检测,并分析了锯切过程中焊缝的受力状况。结果表明：焊管1母材强度较高、塑性较差,导致母材、热影响区和焊缝的变形性能不同而焊缝锯切开裂;焊管2母材强度较低,在相同的焊接压力下产生了搭接,降低了焊缝的有效厚度并产生应力集中,在锯切力的作用下焊缝开裂。通过降低HC750/980MS钢的碳和钛含量,提高铬含量,严格控制钢板力学性能的均匀性,解决了HC750/980MS钢焊管焊缝锯切开裂的问题。     

轻轨用55Q钢的高温流变应力本构模型

通过Gleeble-3800热模拟实验机,在应变速率为0.1～20 s^-1、变形温度为900～1200℃的条件下对轻轨用55Q钢进行轴向单道次压缩实验,得到55Q钢的真应力-真应变曲线,并分析研究了不同热加工条件对55Q钢高温流变应力的影响。实验结果表明：在相同变形温度下,低应变速率时的流变应力较低,在相同应变速率下,高温时的流变应力较低,说明低应变速率和高温有利于动态软化。对流变应力、应变速率和变形温度之间的关系进行线性拟合,建立了55Q钢的修正Johnson-Cook本构模型和基于应变补偿的Arrhenius本构模型,对比两种模型发现,基于应变补偿的Arrhenius本构模型的预测精度更高,能够较好地揭示55Q钢的热变形特性。     

T91钢高温流变本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对T91圆柱试样在变形温度800~1050℃和0.1~10/s的变形速率范围内进行压缩试验。研究了变形温度、应变速率及变形程度对T91钢变形抗力的影响。结果表明,T91钢是温度敏感性材料,随变形温度升高,材料的变形抗力明显降低;但T91钢是一个与温度区域有关的速率敏感材料,仅当变形温度高于800℃以上,变形抗力才会随变形速率增加而迅速增大。通过对应力-应变曲线的回归,构建了T91钢的高温本构方程。     

95CrMo钢高温流变应力的本构方程

采用Gleeble3500热模拟试验机对95CrMo钢进行了等温单向热压缩试验,得到了其在应变速率为0.1、1和10 s-1,变形温度为750~1050℃时的流变应力曲线。结果表明,应变量、变形温度和应变速率对95CrMo钢流变应力的影响是通过动态回复和动态再结晶软化机制造成的,这种软化机制是三者共同作用的结果。基于试验结果,建立了一种同时考虑应变量补偿、变形温度补偿和应变速率补偿的95CrMo钢流变应力本构方程。从相关系数、平均相对误差和标准偏差3个方面将该方程与周纪华-管克制模型进行了对比,发现该本构方程相比周纪华-管克智模型具有更高的精度和可靠性,更适用于数值仿真领域。     

Ti40合金的高温本构模型研究

采用电子万能试验机对Ti40合金进行应变率为10~(-2)、10~(-3)、10~(-4 )s~(-1),温度为25、300、600、800℃的等温热压缩实验,得到该合金的真应力-真应变曲线。以Arrhenius模型为基础,结合合金的真应力-真应变曲线,提出了新的本构模型来表征Ti40合金在较大温度范围的力学性能。并采用指数函数拟合模型中的参数,通过分解-综合的方法,求解出本构模型中的各项参数,确立了Ti40合金的高温本构模型,并对所建立的模型进行定性的误差分析和定量的精度检验。结果表明:随着应变量的增加,应力计算值与实验曲线发展趋势吻合良好,且计算值与实验值的相对误差平均绝对值为AARE=3.8592%,证明本文提出的本构模型具有良好的精度,从而为Ti40合金的热加工模拟奠定了基础。     

MS1400/DP980钢的电阻点焊的工艺性能分析

为了研究电阻点焊在先进高强钢的应用,对厚度为1.2 mm的MS1400和DP980钢进行点焊试验. 试验表明,接头一字拉伸断裂试验有三种失效模式:界面断裂、纽扣拔出以及部分纽扣拔出,通过调节焊接时间和焊接电流的工艺参数实现纽扣拔出得到较优参数. 在较优参数下分析MS1400与DP980钢两侧热影响区的各区域以及熔核区的金相组织,各区域的变化与显微硬度分布曲线基本对应.     

35MnB钢高温变形行为及本构方程

为了合理制定35MnB钢制件热成形工艺参数,在790~1190℃温度范围内,应变速率为0.01~10 s~(-1)及总压缩变形量(真实应变)为0.6的试验条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对35MnB钢进行热压缩变形试验,研究其高温变形行为。结果表明:流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大。同一应变速率下,随着变形温度的升高应力峰值向左移动,应力-应变曲线整体下移;同一变形温度下,应变速率越大,应力峰值越高,相应的应变量也越大。采用含有变形温度(T)和变形激活能(Q)的Arrhenius equation方程的双曲正弦模型,构建了35MnB钢在高温下流变应力与应变速率的本构方程。并验证了所构建本构方程的准确性,计算结果显示预测应力峰值与试验应力峰值吻合较好。通过采用本文所构建的35MnB钢本构方程对大型液压装载机锻造摇臂成形过程进行模拟,结果证明本文所构建的本构方程可以应用于35MnB钢制件高温成形模拟过程,并为实际生产做指导。     

Fe-Si合金高温变形流变应力的本构模型

在热模拟机上通过单道次压缩试验,研究了铁素体单相和含有少量奥氏体的两种Fe-3%Si钢的高温变形行为,并建立了试验钢的高温本构关系模型。结果表明,变形温度900~1100℃、应变速率0.05~2 s~(-1),变形量0.8或1.0条件下,Fe-3%Si钢应力应变曲线均为典型的动态回复型,回复速率较快,稳态或峰值应力约30~80 MPa,可见连续动态再结晶现象。单相和双相试验钢的变形激活能分别为298 k J/mol和272 k J/mol,本文建立的高温流变模型具有较高的精度,计算得到的峰值应力、真应力-应变曲线与试验结果吻合良好。     

镍铝青铜高温变形的本构模型研究

利用Gleeble-1500型热力模拟机,研究镍铝青铜合金在变形温度800～950℃、应变速率0.002～5 s-1时的热变形行为.根据热压缩试验数据,绘制了不同变形条件下的镍铝青铜合金真应力-真应变曲线,通过线性回归建立了镍铝青铜合金热变形本构方程.结果表明,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;计算得出的平均变形激活能为313.03 kJ/mol.     

NiTi合金高温变形本构关系的神经网络模型

以压缩试验所得数据为基础,根据BP人工神经网络算法原理,建立了Ti-50.5Ni合金高温压缩变形真应力与真应变、应变速率和变形温度关系的预测模型.结果表明,BP神经网络用于Ti-50.5Ni合金高温压缩变形本构关系建模是可行的,拟合度可达到1.3%,较好地反映了实际变形过程的特征,可弥补传统回归模型不能反应变形全过程的局限性,并消除实验过程中实际温度偏离设定温度所带来的样本误差及其对模型准确度的影响.     

2219铝合金高温塑性变形应变补偿的本构模型

利用Gleeble-3500热压缩试验机,在不同的应变速率(0.01～01 s~(-1))和温度(350～500℃)获得了2219铝合金的真应力-真应变曲线,研究了2219铝合金的高温流动特性。然后,考虑到应变的影响,建立了应变补偿的双曲正弦本构模型。结果表明:2219铝合金流动应力随着变形温度降低和应变速率升高而增加。建立的应变补偿的双曲正弦模型能够很好地预测2219铝合金在高温变形过程中的流动行为。     

40Mn钢高温高应变速率塑性本构行为

为研究40Mn钢在高温高应变速率下的塑性本构行为,利用分离式霍普金森压杆装置对40Mn钢开展了高温(650℃)和高应变速率(1700、2800、3500、4600和5500 s^-1)下的压缩实验。实验结果显示,在应变速率高于4600 s^-1时,40Mn钢的应变速率强化效应明显减弱。对测量获得的应力和应变数据进行Johnson-Cook塑性本构模型拟合。利用MATLAB进行了材料塑性本构参数的优化,并在有限元模拟中应用了所构建的本构模型。通过对比有限元模拟和实验测量的高速压缩后的试样高度,验证了所构建本构模型及优化后的模型的预测精度。     

35CrMoV钢高温塑性变形行为及其本构方程建立

为了研究35CrMoV钢的高温变形行为,借助Gleelble 3800型热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s^-1、变形温度为950~1150℃的条件下进行轴向单道次高温压缩试验,并根据试验结果绘制35CrMoV钢的流动应力-应变曲线。分析研究了变形温度、应变速率对流动应力的影响,计算了变形激活能Q及参数n、A、α的取值。试验结果表明:35CrMoV钢在950~1150℃进行压缩试验时,存在动态再结晶和动态回复两种流动应力-应变关系,当应变速率为0.01和0.1 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态再结晶型;当应变速率为1和10 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态回复型。在试验条件下获得35CrMoV钢的平均变形激活能Q为310.433 kJ·mol^-1,建立了用于描述35CrMoV钢流动应力、应变速率和变形温度三者之间关系的本构方程。     

IN690合金的高温本构模型及动态再结晶模型

IN690合金在热加工过程中,存在一些复杂的冶金现象(包括:加工硬化(WH)、动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)等),为了揭示这些现象,通过热压缩试验创建了IN690合金的高温本构方程和DRX模型,分析了IN690合金的DRX机制.此外还利用有限元模拟(Deform-3D)软件对IN690合金的DRX过程进行模拟...     

基于GA-Arrhenius本构模型的EA4T钢高温变形行为北大核心CSCD

通过Gleeble-3800热模拟实验机,对EA4T车轴钢分别在变形温度为970、1070和1170℃及应变速率为0.01、0.1和1.0 s的条件下进行热压缩实验,压缩至最大真应变为0.8。以得到的真应力-真应变实验数据为基础,分别建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型和经过遗传算法优化后的Arrhenius本构模型(GA-Arrhenius),用于预测真应力与真应变的关系。为了验证GA-Arrhenius本构模型在真应力预测中的优越性,使用相关系数R、平均绝对误差AARE和均方根误差RMSE来说明其预测精度。实验结果表明:采用Arrhenius本构模型时,R=0.9970、AARE=3.4232%、RMSE=2.8773 MPa;采用GA-Arrhenius本构模型时,R=0.9982、AARE=2.6577%、RMSE=2.2110 MPa。说明相较Arrhenius本构模型,GA-Arrhenius本构模型能够更好地预测EA4T钢热成形过程中的真应力与真应变的关系,可以实现更高精度的有限元数值模拟。     

2219铝合金高温本构模型及热加工图研究

为研究2219铝合金的高温流变行为及最佳热加工工艺窗口,采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为573～773 K和应变速率为0.01～10 s^-1条件下对2219铝合金进行了等温压缩实验,得到了不同应变速率和温度下的真实应力-真实应变曲线。根据2219铝合金流变数据的特性,提出了一种新的本构模型,并将其与经典模型的预测精度进行了对比。此外,利用构建的新本构模型推导出了2219铝合金的热加工图解析计算公式,并绘制了其热加工图。结果表明,2219铝合金是一种温度和应变速率高度敏感材料,其高温本构关系必须考虑温度和应变速率的影响。在低温下,Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型的预测精度较低,尤其在573和623 K温度下,其预测结果与实验数据存在较大误差。相比之下,新模型在不同温度和应变速率下的预测精度误差较小,并且明显优于Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型。这是因为新模型在lnσ和■之间采用了3阶精度逼近,而Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型只采用了1阶精度逼近。通过采用更高阶的逼近方法,新...     

锰黄铜合金高温变形及本构模型研究

采用THERMECMASTOR-Z热模拟试验机,在变形温度650~800℃、应变速率0.01~10 s-1的条件下,进行了锰黄铜高温流变行为的相关研究。采用Arrhenius的双曲正弦模型,建立了锰黄铜流变应力与变形温度、应变速率之间的本构模型。结果表明:锰黄铜为正应变敏感材料,其流变应力随应变速率的增加而升高,随变形温度的增加而降低。该研究为锰黄铜热成形加工工艺的制定提供了理论依据。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.