Cr8钢的热变形行为及本构方程

用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Cr8钢在温度为900~1200℃、应变速率为0.005~1 s~(-1)的热变形行为。得到了该材料的真应力应变曲线,基于双曲正弦关系建立了Cr8钢的本构方程,并对本构方程进行验证。结果表明:在变形温度为900~1200℃,应变速率为0.005~0.1 s~(-1)时,Cr8钢发生了明显的动态再结晶现象;所建模型预测的峰值应力与试验所得峰值应力的绝对值误差不超过7%,验证了所建本构方程的准确性;计算得出Cr8钢变形激活能为254.215 k J/mol。     

6111铝合金热变形行为及本构方程

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6111铝合金在变形温度为350℃～550℃、应变速率为0.01s-1～10s-1的热变形流变应力行为。研究结果表明,6111铝合金为正应变速率敏感材料,且随着变形温度升高抗拉强度减小,其热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,软化机制主要为动态回复;采用Zener-Hollomon参数建立6111铝合金的本构方程,该方程可用于模拟6111铝合金材料一般加载情况下的热成形过程。     

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。     

低碳马氏体不锈钢热变形行为及本构方程

为研究低碳马氏体不锈钢的热变形行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机对该材料进行不同温度的压缩变形试验,利用流变应力曲线构建了基于Arrhenius双曲正弦模型的本构方程,并建立试验材料的热加工图,最后对比分析试验材料在不同变形条件下的显微组织。结果表明,材料在高变形温度与低应变速率下变形时主要发生动态再结晶现象,在低变形温度与高应变速率下变形时主要发生加工硬化现象,流变应力的理论值与实测值的线性相关系数为0.995 5,验证了本构方程的准确性;结合热加工图分析和显微组织观察,得出该材料的失稳工艺窗口区域为变形温度1 020～1 120℃、应变速率0.01～1 s^-1;材料的最佳工艺窗口区域为变形温度900～1 150℃、应变速率0.003～0.01 s^-1。变形温度的提高有利于将粗大变形组织逐渐转变成细小的等轴组织,应变速率的降低同样有利于发生动态再结晶,但过低则会延长变形时间,导致再结晶晶粒逐渐长大与粗化。     

Mo-Nb单晶的热变形行为及本构方程

采用Gleeble-3800热模拟试验机对Mo-Nb单晶材料的高温流变应力变化规律进行了热模拟实验研究,变形温度区间为1100~1300℃,应变速率为0.001~10 s~(-1),变形程度为50%,真应变量为0.7。结果表明,变形温度和变形速率对Mo-Nb单晶材料的流变应力有较大影响,Mo-Nb单晶材料的真应力-真应变曲线表现出峰值、应变软化和稳态流动等特征。采用修正Arrhenius双曲正弦函数建立了Q、A、n、α等材料常数与真应变的函数关系式,计算了在试验条件下的各种材料参数,推导了Mo-Nb单晶材料高温变形本构方程。     

25CrMo4钢热压缩变形行为及流变应力本构方程

通过Gleeble-1500型热/力试验机对25CrMo4钢进行了热压缩实验,研究了25CrMo4钢在应变速率为0. 1、1和10 s-1,变形温度为1050、1100和1150℃条件下的热压缩变形行为。结果表明,该材料软化机制以动态再结晶为主。采用Arrhenius双曲正弦函数建立了25CrMo4钢峰值应力本构方程,确定了25CrMo4钢的变形激活能为441 k J·mol-1。通过将峰值应力本构方程中的材料常数替换为应变的多项式函数,建立了综合应变速率、变形温度以及应变量的流变应力本构方程。该方程计算得出的数据与实验数据吻合较好,说明其可精确描述25CrMo4钢的热压缩变形行为。     

316LN钢ESR材料热变形行为及高温塑性本构方程

为了研究铸态316LN钢ESR材料的高温变形行为,建立铸态316LN钢ESR材料高温塑性本构方程,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对316LN钢进行等温压缩试验,研究了316LN钢ESR材料在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)、最大变形量为55%条件下热变形行为,并测得相应的流动应力-应变曲线。结果表明,在高变形温度、低应变速率的条件下,更有利于动态再结晶的发生。通过对试验数据进行多元线性拟合计算,得到了316LN钢的热变形激活能,建立了316LN钢ESR材料的高温塑性本构方程。     

薄带连铸耐大气腐蚀钢的热变形行为及本构方程

采用热模拟压缩试验机研究了适合薄带连铸生产的全新成分的耐大气腐蚀钢在变形温度900～1 200℃、应变速率0.1～30 s-1条件下的高温变形行为,得到了该钢的真应力-真应变曲线,分析了该钢在热变形过程中的动态再结晶行为,从材料本身角度回归得到了该钢高温热变形本构方程。结果表明:在薄带连铸工艺条件下生产耐大气腐蚀钢,在轧制温度1 050℃及以上时,压下量达到20%及以上,就会发生动态再结晶;而在轧制温度900℃时,压下量即使达到40%及以上,也不会发生动态再结晶。通过本构方程计算得到的峰值应力预测值与试验值相吻合,可以较好地描述适合薄带连铸工艺全新成分的耐大气腐蚀钢的高温热变形行为。     

DP590钢动态变形行为及本构方程研究

采用ZWICK HTM16020高速拉伸试验机测定了DP590钢在应变速率0. 003～700 s-1范围内的真应力-应变曲线,讨论了应变速率对DP590钢力学行为的影响,并结合数字图像相关法(DIC)和扫描电镜(SEM)对DP590钢的断裂行为进行了研究。结果表明:DP590钢具有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的提高,材料强度持续增加,应变速率由准静态(0. 003 s-1)增加到中应变速率(200 s-1)时,材料的屈服强度和抗拉强度增幅最为明显,较准静态下分别增加49. 8%和17. 9%;材料塑性随应变速率增加则呈现先增大后减小的趋势;随着应变速率的提高,试样的宏观拉伸断面形貌由杯锥状向剪切型转变。基于实验结果,为表征DP590钢的动态力学相关特性,采用修正的Johnson-Cook模型建立了描述DP590钢应变速率特性的本构方程。     

15CrMoR钢热变形本构方程的研究

为了分析15Cr Mo R钢的高温变形行为,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对其进行了热压缩实验。依据不同温度和不同应变速率下的实验数据,通过把Zener-Hollomon参数和材料参数的函数导入Arrhenius-type方程,建立了15Cr Mo R钢的本构方程。结果表明:测试的流变应力曲线类型为平稳类型和单峰类型,但其试样组织均发生了动态再结晶;使用建立的本构方程计算的流变应力值与实验结果有很好的一致性(相关系数R=0.9273和平均相对误差AARE=2.14%)。     

60NiTi合金的热变形行为及本构方程

60NiTi合金具有强度高、耐磨性好等一系列优异的性能。但由于它难热成型,因此大大限制了在工业领域的广泛应用。为了确定60NiTi合金最优的热加工工艺,研究了铸态60NiTi合金在750～1 050℃,0.01～1 s^-1变形速率下的热变形行为,并采用包含Arrhenius项的Z参数法构建了高温变形本构方程。结果显示：仅在1 000℃、1 s^-1速率下高温变形时60NiTi合金发生了明显的动态再结晶,温度升高能提高60NiTi合金的热成型性能。在高温(1 050℃)大变形速率下(1 s^-1)加工60NiTi合金的热成型性能最好。     

AZ41M镁合金热变形行为及本构方程

在变形温度300~450℃,应变速率0.005~1 s-1条件下,采用Gleeble-1500D热/力模拟试验机对AZ41M镁合金进行热压缩实验;结合微观组织,分析了变形温度、应变速率等对流变应力的影响;基于双曲正弦关系建立了流变应力本构方程,并对本构方程进行验证。结果表明,该镁合金为温度及应变速率敏感型材料,且其流变曲线具有明显的动态再结晶特征;压缩过程中AZ41M镁合金峰值应力随变形温度升高而减小,随应变速率升高而增大;实验条件下,由所建立的本构方程计算出的峰值应力与实验值基本吻合,绝对值最大平均相对误差仅为2.666%。     

12%Cr超超临界转子钢热变形行为及高温塑性本构方程

以12%Cr超超临界转子钢作为研究对象,借助Gleeble-1500D热模拟实验机,在变形温度为900～1250℃,应变速率为0. 005,0. 05,0. 5和5 s~(-1),变形量为50%的条件下,对试样进行热变形压缩实验。通过实验得到了该材料在不同参数下的应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导出12%Cr超超临界转子钢最大变形抗力本构方程,并分析了不同热加工条件下12%Cr超超临界转子钢的微观组织。通过实验可以得出:12%Cr超超临界转子钢对变形温度和应变速率的变化较为敏感,变形温度越高,应变速率越低,所对应的应力值越小,再结晶现象越容易发生。12%Cr超超临界转子钢的变形激活能为Q=5. 266×105J·mol~(-1)。     

低压脉冲磁场定向凝固H13钢热变形行为及本构方程

采用Gleeble-3800热模拟实验机,对低压脉冲磁场(Low Voltage Pulsed Magnetic Field, LVPMF)定向凝固的H13钢进行了热压缩实验,研究了该合金钢在变形温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下的热变形行为,建立了有无低压脉冲磁场处理样品的本构方程,获得了热变形过程中的激活能Q,并绘制了热加工图。结果表明：在H13钢的定向凝固过程中引入低压脉冲磁场(励磁电压为200 V、磁场频率为5 Hz),合金钢微观组织中的一次枝晶和二次枝晶得到了有效细化。施加低压脉冲磁场(晶粒细化)的合金钢的热变形激活能Q和流变失稳区域较小,减少了热压缩过程中的带状组织,具有更加优异的热加工性。     

车轴用LZ50钢的热变形行为及高温塑性本构方程

借助Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度1050~1200 ℃,应变速率0.01~1 s^-1,变形量在50%的条件下对LZ50高速铁路车轴钢试样进行热变形压缩试验。通过试验测得该材料不同工艺参数下的真应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导LZ50钢的高温塑性本构方程,并分析了不同热加工条件下LZ50钢的动态再结晶行为。结果表明,LZ50钢对温度和应变速率的变化较为敏感,温度越高,应变速率越低,所对应流动应力值越小。LZ50钢的变形激活能为217 920.626 J/mol。变形温度越高,应变速率越低,再结晶现象越容易发生。     

Mg-Gd-Y-Zr合金热变形本构方程

采用Geeble- 1500热模拟实验机测试了高强耐热Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金在变形温度为300～500℃、应变速率为10-3～1 s-1下的流变力学行为,采用扫描电子显微镜对其微观组织进行观察,分析了幂函数(PI)、指数函数(EI)和双曲正弦函数(SI)半经验本构方程对该合金变形行为拟合的适用性.结果表明:EI拟合实验结果精度大于PI和SI的,即使对SI函数中材料常数α进行一定优化处理得到SIO函数的拟合精度,也与EI函数十分接近.合金中高温耐热相提高合金高温下的强度是EI拟合优于PI和SI的原因.     

Ti_3Al基合金的热变形行为及本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机对Ti_3Al基合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了该合金在热变形温度900~1020℃,应变速率2×10~(-4)~2×10~(-2)s~(-1)范围内的高温热变形行为。结果表明:Ti_3Al基合金的流变应力在应变速率一定时,随温度的升高而减小,在温度一定时,随应变速率的升高而增大,流变应力在达到峰值后开始逐渐降低,呈软化现象;应变速率越高,Ti_3Al基合金的软化越明显。依据高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线关系,计算得出了Ti_3Al基合金热变形激活能为472.7992 k J·mol~(-1)。建立了Ti_3Al基合金热变形的双曲正弦形式的本构方程和Zener-Hollomon参数方程。     

微合金化高强钢的热变形行为及物理本构方程北大核心CSCD

采用Gleeble-1500型热模拟机对微合金化高强钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~30 s^(-1)的条件下进行热压缩实验,得到流变应力曲线。分析高强钢的动态再结晶行为,分别采用综合考虑杨氏模量E和奥氏体自扩散系数D对绝对温度依赖性的、包含可变应力指数n的物理本构方程和蠕变应力指数为5的物理本构方程,建立实验钢应变补偿的流变应力预测模型。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶更易于发生。利用应变补偿的物理本构方程预测流变应力的精度较高,其中,包含可变应力指数n的物理本构方程的预测精度(相关系数R=0.991,平均相对误差δ=4.81%)高于蠕变应力指数为5的物理本构方程(相关系数R=0.989,平均相对误差δ=6.49%)。这是由于:当物理本构方程中的蠕变应力指数为5时,材料的变形机制仅有滑移和攀移,而包含可变应力指数n的物理本构方程综合考虑了所有的变形机制,预测精度更高。     

变形工艺对Q235钢热变形本构方程的影响

以Q235钢为对象,利用Gleeble-3500热模拟试验机研究其在不同变形工艺下的热变形本构方程。结果表明,Q235钢在不同变形工艺下的热变形本构方程受温度波动影响较大,较传统的方法测得的热变形本构方程,前者的计算结果更接近于实测值。     

Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn-Ag合金的热变形流变行为与本构方程

采用等温热压缩测试和TEM分析研究铝锂合金的流变行为与组织演化规律。结果表明:合金的热塑性变形过程受热激活控制,当变形温度低于410℃时,流变曲线具有明显的峰值应力,曲线由加工硬化、动态软化和稳定阶段3个阶段组成;当变形温度高于410℃后,峰值应力不明显。随应变量的增加,合金组织演化规律为产生大量无规则缠结位错→多边化形成位错墙→分割原始晶粒成若干亚晶→亚晶合并长大并同时经受变形→重复上述过程。应变量的增加导致大量空位产生,刃型位错更易攀移、重组和对消,晶内形成亚晶组织。求解得到合金的材料常数如下:结构因子A为2.787×1016;变形激活能Q为217.397 k J/mol;应力指数n为6.11656;应力水平参数α为0.012568 mm2/N。应变速率和温度对合金流变应力的影响可以用包含Arrhenius等式的Z参数表示。