1420铝锂合金电致超塑性本构方程

变形温度为480℃时,对1420铝锂合金进行了不同应变速率、脉冲电流密度和脉冲频率的电致超塑性拉伸试验;通过对现有超塑性本构方程进行修正,建立了耦合脉冲电流密度和脉冲频率的超塑性本构方程,并对其进行了试验验证。研究结果表明:变形温度为480℃、应变速率为0.001 s-1时,在1420铝锂合金的超塑性拉伸试验中施加脉冲电流后,材料的流动应力比未施加电流时有所降低,伸长率有所增加;当脉冲电流密度为192 A·mm-2、脉冲频率为150 Hz时,材料的流动应力最小,伸长率最大。通过耦合脉冲电流参数的本构方程计算的流动应力值与试验数据吻合较好,能够准确预测1420铝锂合金在电致超塑性变形中流动应力的变化趋势。     

2091铝锂合金的电致超塑性

研究了脉冲电流对冷轧态及再结晶态2091铝锂合金超塑性的影响。拉伸试验表明,脉冲电流使再结晶试样延伸率由δ_(max)=290%提高至δ_(max)=390%,使冷轧态试样超塑变形最佳应变速度由(?)_(opt)=5.0×10~(-3)s~(-1)提高至(?)_(opt)=8.33×10~(-3)s~(-1)(δ_(max)值不变)。力学行为研究表明脉冲电流提高趋塑变形的应力应变速度敏感指数(再结晶态),并把 m_(max)值移至高速区(冷轧态)。脉冲电流提高高应变速度下的 m 值是由于均匀分布的溶质原子增大了应力对应变速度的敏感性。     

电致塑性效应本构方程的研究

通过分析脉冲电流对金属应力应变的影响,经一定的假设条件处理,选择合理经验方程简化金属材料的应力-应变模型,得到脉冲电流对金属应力应变的影响函数。结合不同加工硬化模型,推导出电致塑性效应的本构方程H模型和V模型,分析两种模型的各自特点,提出新的电致塑性效应本构方程H-V模型。经过对比发现,H-V模型对纯铝的模拟应力应变和实际应力应变平均误差仅为0.5%,最大误差为2.3%。对于纯钛,H-V模型对任一应变所对应的流动应力的模拟误差在±10.0 MPa,模拟和实测的应力-应变曲线平均误差仅为3.6%,最大误差为6.4%。H-V模型能准确模拟纯铝和纯钛在施加脉冲电流拉伸过程中应力和应变的行为。     

2060-T8E30铝锂合金的热变形行为及本构模型研究

利用Sans CMT4104型电子万能实验机进行等温恒应变速率热拉伸试验,研究了2060-T8E30铝锂合金在变形温度425~500 ℃、应变速率0.001~0.1 s_^-1条件下的热变形行为。结果表明：2060-T8E30铝锂合金在热变形过程中,随着温度的升高和应变速率的降低,其峰值应力降低。合金的平均变形激活能为240.502 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.28。基于热拉伸试验的真应力-真应变曲线,建立了具有应变补偿的Arrhenius本构方程,模型的预测值与实验值平均相对误差5.89%,模型的精确度较好。     

电塑性效应下5A90铝锂合金折弯性能

针对5A90铝锂合金在室温下力学性能差而导致其成形复杂零件困难的问题,通过电塑性拉伸、电塑性折弯实验,研究电塑性效应对5A90铝锂合金折弯性能的影响。结果表明,在电塑性作用下,5A90铝锂合金的延伸率明显提高,折弯成形性能变好,且电流越大,折弯性能提高的效果越明显。同时探究了电塑性折弯的相关机理。     

1420铝锂合金细晶板材高温力学性能及本构方程

为了获取1420超塑铝锂合金细晶板材的高温流动变形行为和可靠的本构方程,在应变速率为0.0004 ～0.002 s-1,温度为375 ～425℃条件下对板材进行了高温拉伸试验,采用EBSD观察了不同变形温度下的晶粒尺寸和晶界分布,分析了组织演变规律.结果 表明,板材在低温环境下变形时具有初始硬化和随后的流动软化特征,在...     

2099-T83铝锂合金本构模型研究

根据2099-T83铝锂合金在温度为120～160℃的真应力-应变曲线,选择4种常用的本构模型:Johnson-Cook模型、Modified Johnson-Cook模型、Modified Zerilli-Armstrong模型和Voce方程,对比研究上述4种本构模型对该合金的流变应力的预测能力,并对上述模型进行误差分析。结果表明:随着温度的增加,采用Modified Zerilli-Armstrong模型和Voce方程得到的应力计算值与实验值较为吻合,而采用Johnson-Cook模型和Modified Johnson-Cook模型得到的应力计算值与实验值之间存在较大误差; Johnson-Cook模型和Modified Johnson-Cook模型的平均相对误差绝对值AARE分别达到12.286%和6.238%,而ModifiedZerilli-Armstrong模型和Voce方程的AARE值分别为2.099%和0.184%。另外,采用Voce方程计算得到的预测值与实验值之间具有最高的相关性。说明具有物理意义的本构模型在研究和预测该合金流变行为的能力上是优于唯像本构模型的。     

5A90铝锂合金热态下本构关系研究

进行了5A90铝锂合金在200℃~450℃温度范围和0.3×10-3s-1~0.2×10-1s-1应变速率范围内的单向拉伸试验。结果表明,5A90铝锂合金的流动应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;而其最大延伸率的变化趋势与流动应力的相反;最佳的成形温度范围在400℃左右。通过试验数据的计算及拟合,得到了任意温度下5A90铝锂合金应力-应变-应变速率关系的本构方程。     

轻合金电致塑性成形技术研究进展

轻合金室温难变形的特性在一定程度上限制了其广泛应用,而电致塑性成形技术在提高轻合金塑性、解决其成形性能差等方面具有较大优势。在传统金属材料电致塑性效应研究基础之上,综述了铝、镁、钛等典型轻合金电致塑性成形机理的研究进展,并对电致塑性成形工艺应用的研究情况进行了介绍。总结了轻合金电致塑性成形机理及应用研究的不足。     

电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的影响

研究了电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的影响。首先,通过不同温度和不同应变速率的通电单向拉伸实验和等温无电单向拉伸实验,获取了材料的应变硬化指数n和应变速率敏感指数m。然后,采用M-K理论,将Lorgan-Hosford屈服准则和Backoften硬化方程引入理论推导中,利用Newton-Raphson迭代法进行求解计算,求解得到5A90铝锂合金在电塑性影响下的成形极限图。最后,通过不同宽度试样的单向拉伸实验对成形极限图的左手侧曲线进行了实验,结果与预测相吻合。研究结果表明:相比普通热成形,电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的提高效果更加明显。     

2198铝锂合金充液拉深成形的本构模型及数值模拟

为建立能准确描述2198-T3态铝锂合金充液拉深成形的本构模型并合理制定成形工艺参数,采用单向拉伸实验测定2198-T3态铝锂合金0°、45°、90°方向的真实应力-应变曲线,并通过不同本构方程拟合材料变形抗力曲线。结果表明,具有初始屈服应力的幂函数本构方程对板材不同方向的试验数据拟合较好;2198-T3态铝锂合金板材塑性应变比r为0.931,具有良好的拉深性能;采用DYNAFOM有限元分析软件对充液拉深成形过程进行数值模拟,并对获得的成形性能参数进行验证。     

2060铝锂合金扫描填丝焊接工艺

针对铝锂合金焊后易产生气孔、抗拉强度低的缺点,提出“∞”形激光扫描填丝焊接工艺方法,以2 mm厚2060铝锂合金为研究对象开展对接焊接试验研究,探究激光扫描填丝焊接方法对铝锂合金焊接缺陷抑制作用. 借助高速相机摄像系统,探究了激光扫描填丝焊接工艺下熔池的动态演变过程,同时探究了扫描参数对焊缝气孔的影响规律及扫描填丝工艺对气孔的抑制机理. 采用曲面响应统计方法探究工艺参数对抗拉强度的影响,并给出工艺参数组合与抗拉强度的定量关系及最优参数组合,焊接接头最大抗拉强度可达382 MPa,为母材的76.4%. 结果表明,“∞”形激光扫描填丝焊接工艺下熔池流动平稳,小孔喷发强度较弱且呈现出周期性;“∞”形激光扫描填丝焊接工艺可以有效抑制焊缝气孔,提高铝锂合金焊接质量.     

铝锂合金2198-T8高周疲劳性能及其裂纹萌生机理

选用第3代铝锂合金2198-T8材料,对其力学以及高周疲劳性能进行了研究。结果表明,相对于其它航空铝合金材料,2198-T8在抗拉强度和屈服强度上均有不同程度的提升,并具有较强的抗疲劳性能,但疲劳数据的离散性却随着施加应力的减小而增大。利用扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱分析(EDS)功能对疲劳裂纹萌生机理进行深入研究。研究发现,位错的增殖、运动和塞积是2198-T8疲劳裂纹萌生的主要原因,疲劳裂纹易于从驻留滑移带(PSB)以及挤出带形成的粗糙区域萌生。不同应力状态下,由材料内部缺陷引起的疲劳断裂现象是致命的,对疲劳寿命有巨大影响,最高可使疲劳寿命降低90%以上。裂纹萌生机制的不同可引起疲劳寿命的较大变化,合理地解释了疲劳数据的离散性问题。     

工艺参数影响2060铝锂合金搅拌摩擦焊接头的成形规律

以在航空领域有广泛应用前景的2 mm厚2060-T8 Al-Li合金为研究对象,进行了搅拌摩擦焊对接接头的试验分析,重点研究焊接工艺参数影响焊接接头成形的规律.研究结果表明,呈碗形的焊缝由轴肩作用区与焊核区组成;轴肩作用区的等轴晶的晶粒大于焊核区.当搅拌头的转速为800 r/min且焊接速度为80 mm/min时,焊接接头的表面成形良好且内部无缺陷.与800 r/min,80 mm/min相比,提高旋转频率或降低焊接速度,焊缝表面变得较粗糙;降低旋转频率或提高焊接速度,焊缝内部会出现隧道型缺陷.     

显微组织对AA2050-T84铝锂合金拉伸性能的影响

从显微角度研究80 mm厚(t)2050铝锂合金板材在150℃时效后显微组织对其拉伸性能的影响.采用扫描电子显微镜、光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪对合金表层(t/6)、中间层(t/3)和中心层(t/2)进行观察.结果表明,合金晶界第二相、析出相和织构随厚度位置的变化而出现差异.在欠时效到峰时效过程中,该合金沿...     

AZ31镁合金热变形本构方程

在温度为250-350℃、应变速率为0.01～1.0/s、最大变形程度为50%条件下对AZ31镁合金的高温流动应力变化规律进行热模拟实验研究.对双曲正弦模型的Arrhenins本构方程进行简化,与原模型相比,简化后的计算模型的计算结果相对误差小于4.2%.根据热模拟实验数据,确定AZ31镁合金高温变形本构关系模型,该本构关系模型的相对计算误差小于13%.实验确定的AZ31镁合金本构关系模型的适用温度范围为250～350℃,应变速率范围为0.01～1.0/s.