7B04铝合金时效成形本构模型研究与有限元应用

通过ABAQUS软件的二次开发,将蠕变-时效本构模型应用于铝合金时效成形的有限元分析,得出铝合金等厚板在时效成形过程中的等效蠕变应变、屈服强度,以及析出相尺寸和分布的变化规律,并通过铝合金等厚板弯曲-时效成形的实验,验证了模型的准确性。     

基于时效校形的TB5合金蠕变本构模型建立

对TB5钛合金进行在室温下V形弯曲回弹试验表明,该合金冷成形时回弹量很大。基于该合金成形后需要进行时效热处理,可采用时效校形方法提高成形精度。为描述TB5钛合金在时效校形过程中的变形行为,进行了不同应力条件下的蠕变试验,结果表明,时间硬化蠕变本构模型能较好地描述TB5钛合金在蠕变试验条件范围内的蠕变变形行为。采用非线性最小二乘法对试验数据进行拟合,得到了该时效温度下的蠕变本构方程中的材料参数。     

7B04铝合金带筋构件的蠕变时效变形行为研究

为研究弹性预加载范围内7B04T651铝合金带筋构件的蠕变时效变形规律,进行了140℃/20h的蠕变时效成形试验,分析弯曲半径、蒙皮厚度、筋条宽度和筋条高度对回弹率的影响。同时,运用建立的蠕变本构方程和有限元分析模型对蠕变时效成形过程进行仿真分析,计算得到不同条件下的回弹率。结果表明:蒙皮越厚、筋条越高,则回弹率越低;弯曲半径越大、筋条越宽,则回弹率越高。弯曲半径和筋条高度是影响回弹率的主要因素,有限元计算回弹率与试验结果吻合较好,验证了有限元分析模型的准确性。     

2A97铝锂合金蠕变本构模型的建立

对2A97新型铝锂合金在温度180℃不同应力水平条件下进行多组蠕变试验,通过数值拟合,建立了经典蠕变本构模型与基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型。结果表明,采用基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型得到的拟合曲线与试验值吻合较好,能准确描述蠕变时效成形过程。     

Hastelloy C-276合金应力松弛试验及蠕变本构方程

对Hastelloy C-276合金分别在不同的温度(750、800、850和900℃)和相应的初始应力(250、250、250和200 MPa)条件下进行了多组应力松弛试验。利用试验测得的应力松弛曲线推导出应力松弛过程中蠕变应变速率与应力之间的关系,建立用于描述Hastelloy C-276合金应力松弛行为的蠕变本构方程,通过对蠕变应变速率—应力曲线进行拟合,得到各温度下蠕变本构方程中的材料常数。将蠕变本构方程带入有限元软件MSC.Marc对Hastelloy C-276合金的应力松弛过程进行模拟,模拟得到的应力松弛曲线与试验测得的应力松弛曲线符合得很好,验证蠕变本构方程的可靠性。     

Zr-4合金热变形行为及物理本构模型

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young's模量和自扩散系数的影响,建立了 Zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型.研究结果表明:合金的峰值应力对变形温度和应变速率敏感,峰值应力会随应变速率的增加或变形温度的降低而增大;...     

铝合金2324蠕变时效成形试验研究

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金2324为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察了厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径和材料性能的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,为实际工艺参数的优化以及回弹预测提供参考。     

筋板类LY12铝合金零件蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术对于航空航天器件中大型复杂整体壁板类零件的制造具有独特优势,被认为是大型飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章利用自行设计的工装,经试验确定了LY12铝合金的最佳蠕变时效成形温度;通过蠕变拉伸试验,得出LY12铝合金材料在最佳温度下的蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS分析了筋板类LY12铝合金零件的弯曲蠕变过程及回弹效应。     

2324铝合金蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。该成形方法适于成形可时效强化型合金的整体带筋和变厚度大曲率复杂外形和结构的整体壁板构件,被认为是下一代大型民用飞机特别重要的金属成形工艺之一。文章根据蠕变试验数据,确定了2324铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件ABAQUS/Standard,通过编写蠕变子程序,对2324铝合金板单曲率弯曲、蠕变和回弹进行了有限元分析。     

6061-T6铝合金高温本构模型及温成形数值模拟

基于6061-T6铝合金在高温变形过程中的动态回复、动态再结晶及变形硬化特性,分析其在不同温度阶段的黏塑性特征,在高温阶段进一步引入软化因子修正传统Field-Backofen模型,使之适用于铝合金温成形的热力本构描述。通过NAKAJIMA凸模胀形数值仿真及试验对比发现:高低温(25~400℃)相结合的软化型热拉伸本构方程可以准确地描述板料破裂前的集中软化特征,且可以有效满足6061铝合金高温成形性能的仿真需求。     

铝合金7075蠕变时效成形回弹规律

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效热处理同步进行的一种成形方法。文章以可时效强化型铝合金7075为研究对象开展蠕变时效成形试验,考察厚度、弹性预变形量、时效时间和温度的综合效应对成形曲率半径的影响规律,并通过正交多项式回归分析,建立了回弹率与4个试验因素之间的回归方程,进行的工艺试验验证结果表明,运用该回归方程可以对蠕变时效成形后零件的回弹率进行预测。     

Ti-6Al-4V钛合金热拉伸变形行为与本构方程

在变形温度600℃⁸00℃、应变速率0.01s-1800℃、应变速率0.01s-1⁰.33s-1条件下进行热态单向拉伸试验,研究Ti-6Al-4V钛合金的变形行为,以及变形性能与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明,Ti-6Al-4V钛合金在变形过程中呈现两种变形特征,即稳态形与软化形,且随着变形温度的升高、应变速率的降低,流动应力降低,而延伸率则升高;基于Hooke定律和Grosman方程建立的Ti-6Al-4V钛合金热态成形本构方程,在整个变形区间内可以很好的表征材料的变形行为。     

电场固溶处理对2A12铝合金时效成形的影响

基于静电场固溶处理制坯为铝合金时效成形提供了一种新的方法。为评价该工艺的可行性,研究了不同电场强度对2A12铝合金时效成形的影响,探索了在不同固溶电场强度下的时效成形性与普通固溶处理后时效成形的差异,对处理后的2A12铝合金试件进行力学性能测试与显微组织分析。结果表明:电场固溶处理+时效成形对2A12铝合金的组织和性能有一定的影响,较普通固溶处理+时效成形表现出良好的成形性和伸长率;随着电场强度的增加回弹率逐渐降低,韧窝数量增加且尺寸增大;在固溶时施加5.2 k V·cm-1的电场强度可以促进第二相的溶解,导致Cu Al2析出相的比重增大。     

TA32钛合金超塑性变形行为及本构模型研究

通过单向拉伸实验研究了TA32钛合金在温度880~940 ℃、初始应变速率5×10-4~1×10-2 s-1条件下的超塑性变形行为和微观组织演变,构建了修正Johnson-Cook本构模型和BP神经网络本构模型。结果表明,TA32钛合金的流动应力与断后伸长率对温度和应变速率敏感,应变速率敏感性指数随应变量增加而减小,随温度升高而增大。温度升高和变形程度增大促进了α→β相转变和两相晶粒长大,应变速率降低使得两相晶粒有所长大。β相晶粒形貌随变形条件改变有显著变化,α相晶粒则保持等轴状。TA32钛合金的超塑性断裂模式为孔洞生长扩展导致的微孔聚集性断裂。相较于修正Johnson-Cook本构模型,BP神经网络本构模型在大范围变形条件下的预测精度更高。     

2124铝合金双曲率蠕变时效成形试验与回弹

基于3种单曲率和双曲率模具,以2124铝合金为研究对象,选取4种不同温度的峰值时效制度进行一系列蠕变时效成形试验,并测量了各试验条件下的回弹率。结果表明,时效制度对于回弹率的影响非常明显,此外回弹率还与材料所受的应力状态相关,当两种条件均达到最佳耦合效果时,板材的回弹率最小;双曲率弯曲成形试样在两个方向上的回弹率存在明显差异,但由于相互之间的协调作用,使得两个方向上的曲率变化规律能够保持一致,并对各方向上的回弹产生一定的限制作用。     

基于速率温度参数计算7075铝合金蠕变本构方程

针对高强铝合金蠕变数据存在幂律失效而难于拟合的问题,采用Monkman-Grant关系式,在经典时间温度参数模型的基础上,推导4种不同形式的速率温度参数模型。根据高强铝合金7075在34.4～148.9℃下的蠕变数据,利用多元线性回归方法,计算得出基于不同形式速率温度参数的材料稳态蠕变方程。结合统计检验方法,评价不同模型下蠕变方程的拟合效果。结果表明:在显著性水平5%的条件下,OSD’模型下稳态蠕变速率实测数据与拟合结果的对数差值不满足正态分布。OSD’、LM’模型下拟合数据的对数值无法完全落入理想拟合线双侧96.5%的置信区间内。RMB’、MH’模型下实测与拟合对数值之间的线性相关系数均大于0.994,对应的残差平方和分别为0.2797、0.2800。基于RMB’、MH’模型的蠕变本构方程可以较好地描述7075铝合金在实验条件范围内的稳态蠕变行为。     

ZL107合金的高温静态蠕变和循环蠕变

研究了不同热处理状态的ZL107合金在107℃的高温静态蠕变和循环蠕变的行为。结果发现：峰时效下，合金的蠕变抗力强于过时效状态下材料的蠕变抗力。 循环蠕变时材料表现出蠕变减速现象。经峰时效处理的ZL107合金在循环蠕变中表现出较静态蠕变低的激活能，用非热空位机制进行了解释，而经过时效处理的ZL107合金表现出高的激活能，滞弹性机制起了重要作用。     

HST2425钛合金动态力学行为及本构模型

使用电子万能试验机和分离式霍普金森杆装置(SHPB)研究了HST2425钛合金在温度为293～673 K、应变速率为0.0001～6500 s^-1下的准静态和动态力学性能。结果表明,HST2425钛合金的最大应力和最大应变均随应变速率的增大而增加,但是应变速率超过3500 s^-1后最大应力的增加程度降低,在应变速率超过5500 s^-1后最大应变的增加程度也降低。随变形温度的升高,流变应力显著降低,并且温度和应变速率在动态压缩过程中具有交互作用。根据试验结果建立了HST2425钛合金的原始Johnson-Cook(J-C)模型及其修正模型,且修正模型与试验值的相关性比原始模型更好,表明修正模型在预测HST2425钛合金动态冲击变形行为方面具有更高的准确性和适用性。     

Co40NiCrMo合金本构关系的建立

根据Co40NiCrMo合金在THERMECMASTOR-Z热模拟机上进行等温压缩试验的数据,研究了Co40NiCrMo合金的本构关系模型,建立了以Zener-Hollomon参数和热变形参数为基本变量的Co40NiCrMo合金本构关系方程.绝大多数情况下误差仅为5%,误差最大值为5.8023%,误差大于5%的情况仅占试验规范的6%左右.所建立的本构关系能正确反映合金对锻造热力参数的动态响应特征,而且可以很好地描述不同应变、应变速率、温度时的应力特征.以Co40NiCrMo合金的金相试验为基础,研究热变形参数对Co40NiCrMo合金微观组织的影响规律,建立Co40NiCrMo合金在高温变形过程中的微观组织演化模型.建立的微观组织演化模型能够较好地反映热态变形时锻造热力参数对Co40NiCrMo合金显微组织演化过程和再结晶晶粒尺寸的影响规律.     

Compressive creep behavior of Mg-Sn binary alloy

Mg-Sn based alloy is one of the potential alloys for application at elevated temperature.The compressive creep behavior of ageing-treated Mg-xSn(x=3%,5%) alloys was investigated at the temperatures of 423 and 473 K and the stresses from 25 MPa to 35 MPa.When the tin content varies,the ageing-treated Mg-xSn alloys show quite different creep resistance,which are mainly attributed to the size and distribution of Mg_2Sn phases in the ageing-treated Mg-xSn alloys.The calculated value of stress exponent, n=6.3...