应变速率对镁合金压缩变形性能的影响

采用圆柱形试样等温（573K）压缩试验方法对不同应变速率下AM60B镁合金压缩变形行为进行了研究,采用数理统计方法建立了573K时AM60B镁合金不同应变速率下塑性变形的本构模型。结果表明：AM60B镁合金的流变应力随着应变速率的升高而增大,塑性变形率随着应变速率的升高而降低;建立的本构模型能充分反映不同应变速率对其塑性变形过程的影响规律。     

7039铝合金的热压缩变形本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对7039铝合金进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为300~500℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对7039铝合金的流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高;7039铝合金的高温流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其热变形本构方程为.ε=5.30×1012[sinh(0.011σ)]5.28×exp[-173.68×103/(RT)]。     

TA15合金热变形行为研究

用Gleeble-1500型热模拟试验机对TA15合金进行了变形温度为650～1000℃、应变速率为0．001～1s^-1的热压缩试验,研究了工艺参数对流变应力及组织的影响,计算了应力速率敏感指数m及变形激活能Q,建立了本构方程。结果表明：流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;应力速率敏感指数m随变形温度的升高而增大。650～850℃时变形激活能为386．32kJ／mol,850～1000℃时为479．365kJ／mol,预示在不同的温度区间具有不同的变形机制。     

AZ31镁合金在热压缩过程中的变形行为

用Gleeble-1500D型热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度200～400℃、应变速率0.01～1 s~(-1)条件下进行热模拟压缩试验,研究了该合金的热变形行为,并获得了其变形的主要特征参数,建立了高温流变数学模型和功率耗散图。结果表明:热压缩时,AZ31镁合金流变应力受温度和应变速率影响显著,应力-应变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,温度越高、应变速率越小,动态再结晶越容易发生;热变形过程受变形激活能控制,得到流变应力的关系式lnε=35.74+9.96ln[sinh(0.01σ)]-1.96×10~5/RT,耗散系数随温度升高和应变速率降低而逐渐增大。     

变形条件对AZ31镁合金塑性的影响

对AZ31镁合金进行了不同轧角的冷轧及退火处理以细化其晶粒尺寸,然后在不同变形条件下对AZ31镁合金进行拉伸试验,研究了应变速率、变形温度、晶粒尺寸等因素对镁合金塑性的影响,并探讨了其超塑性的变形机理。结果表明:随着变形温度的升高,合金的流变应力单调递减,伸长率增大;在150～300℃,合金的变形激活能为90 kJ·mol~(-1),变形机制是晶界扩散控制的位错蠕变机制;在300～350℃,变形激活能为123 kJ·mol~(-1),变形机制是晶格扩散控制的晶界滑移;此合金的塑性成形条件适合工业生产。     

镍微合金化9310钢的高温热变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机在温度1 173~1 473K、应变速率0.01~10s-1的条件下,对镍微合金化9310钢的高温热变形前行为进行了研究,得到了试验钢的高温流变曲线,并用光学显微镜观察了试验钢变形前后的显微组织。结果表明:镍微合金化9310钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;试验钢在真应变为0.9,应变速率为0.01~10s-1的条件下,随着应变速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高;测得试验钢的热变形激活能Q值为362.649kJ·mol-1,并建立了其热变形方程以及动态再结晶条件下峰值应变σp与Zener-Hollomon因子的关系式。     

热变形参数对LC4铝合金流变应力的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上,以不同应变、应变速率和变形温度对LC4铝合金进行了高温压缩流变试验,得出了真实应力曲线,并采用神经网络的方法建立了该合金高温变形抗力与应变、应变速率和变形温度对应关系的预测模型。结果表明：变形温度和应变速率的变化强烈地影响合金流变应力的大小,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;神经网络能够比较精确地预测材料的流变应力。     

Inconel690合金的高温拉伸变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机,研究了Incone1690镍基合金在1000-1250℃、应变速率为0．1～10s1条件下的高温拉伸变形行为,获得了流变应力和断裂特征随变形温度和应变速率的变化规律。结果表明：该合金在高温拉伸变形中的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大,1100-1250℃...     

7B50铝合金的热压缩变形行为

在变形温度为300-460℃、应变速率为0．001-1s^-1的条件下，采用Gleeble-1500型热模拟试验机对7850铝合金的热压缩变形行为进行了研究。结果表明：7850铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小，随着应变速率的提高而增大；该合金的热压缩变形流变应力可用Z参数公式来描述；在变形温度较高或应...     

一种锌基合金热变形行为的试验模拟

采用热模拟试验机对一种自行研制的高强度易切削锌基合金进行了等温热压缩试验.结果表明:该锌合金热压缩变形流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率增大而增大,变形材料内部的温升随应变速率的增大而加剧;可用包含变形温度、应变速率和变形程度的Zener-hollomon模型来真实描述该锌合金高温变形的流变行为.     

3104铝合金的流变应力行为与动态再结晶

对3104铝合金在350-500℃以0．005-0．1s^-1的形变速率进行压缩，真应变为50％，随后立即水冷。采用真应力一真应变曲线和TEM研究其高温压缩变形中的流变应力行为和它的动态再结晶过程。结果表明：3104铝合金为正应变速率敏感材料，具有稳态流变的特征。流变应力随着变形速率的增加而增加，随着变形温度的升高而降低。在低形变温度(350℃)和低形变速率(0．035s^-1)下，该合金发生动态再结晶。     

高应变速率下铸态AM80镁合金的变形行为及数值模拟

采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态AM80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明：当应变速率ε˙≤1850s-1时,实验用AM80镁合金的流变应力随应变速率的增大而增大,表现出明显的正应变速率敏感性;当应变速率增至2100s-1时,由于局部温升效应,合金产生了明显的动态软化,导致流变应力反而略有减小。采用Johnson-Cook材料模型对实验用AM80镁合金在不同应变速率下的变形行为进行描述,并取材料应变速率强化参数为应变速率的函数。对比结果表明,所建立的本构方程与实验结果基本吻合。此外,由于力学本构忽略了由形变引起的温升软化,基于ABAQUS的仿真结果在较低应变速率（800s-1）和高应变速率（1850s-1）的中低应变下与实验结果吻合得较好;而在高应变速率（1850s-1）的较高应变条件下,仿真结果与实验结果差异较大。     

BT25钛合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟

为研究热加工工艺参数对钛合金塑性成形过程中微观组织的影响,利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温恒应变压缩试验。分析真应力-应变曲线,建立JMAK动态再结晶动力学方程;通过对热变形行为的分析,推导出钛合金的位错密度模型、再结晶形核和晶粒长大模型;结合元胞自动机的算法,建立元胞自动机(Cellular automata, CA)模型并利用该模型模拟和验证了BT25钛合金热变形过程中动态再结晶行为。结果表明,BT25钛合金的流动应力对应变速率和变形温度非常敏感;提高变形温度或降低应变速率均有利于材料发生动态再结晶;CA模型模拟晶粒尺寸误差约为3%,预测DRX体积分数误差在10%以内。该模型具有良好的预测精度,为合金材料在塑性加工过程中优化工艺参数和控制锻件微观组织演变提供了可靠性依据。     

基于人工神经网络的轴承保持架超塑性成形工艺参数优化

借助Levenberg-Marquardt算法,建立了铅黄铜超塑性拉伸温度、初始应变速率与延伸率、流动应力之间的BP网络预测模型,分析了拉伸温度、初始应变速率与延伸率和流动应力之间的关系,得出了铅黄铜最佳的超塑性条件,并以此为依据,进行了铜合金轴承保持架的超塑性成形试验。结果表明,人工神经网络方法是优化铅黄铜轴承保持架超塑性成形工艺参数的有效方法,所预测的铅黄铜最佳超塑性条件能够满足保持架超塑成形的需要,且在最佳超塑性条件下成形保持架具有明显的经济效益。     

A modified micromechanical approach to determine flow stress of work materials experiencing complex deformation histories in manufacturing processes

Work materials experience a broad range of strains, strain rates, and temperatures in many manufacturing processes such as machining, forming, etc. Strain rate has an important effect on the yield and flow stress of work materials, especially metals, since at higher strain rates there is less time for thermally activated events; consequently, it is equivalent to a lowering of the temperature of the materials. On the other hand, it is also true that, for high strain rate deformations such as metal cutting, adiabatic plastic flow may produce significant temperature changes in the materials. Flow stress is significantly affected by the strain rate history; hence, mechanical behavior may not be fully described in terms of a mechanical equation of state relating the instantaneous stress, strain, strain rate, and temperature.Based on the concept of dislocation mechanics, a micromechanical approach with the new concept of temperature coefficient has been explored to overcome the model issues such as negative or constant flow stress above the critical temperatures. The flow stresses of aluminum 6061-T6 and titanium Ti-6Al-4V have been predicted, for the first time, using the modified micromechanical model based on the available baseline high strain rates test data. The constitutive model was further modified and extended to predict flow stress below as well as above the critical temperature. The corresponding model predictions were compared with the experimental data, attaining good agreement.     

Modeling of springback, strain rate and Bauschinger effects for two-dimensional steady state cyclic flow of sheet metal subjected to bending under tension

An elastic-plastic mathematical model is presented for plane strain flow of sheet metal subjected to strain rate effects during cyclic bending under tension. The model calculates the stress, strain, strain rate, flow profile geometry, springback and residual stresses for steady state flow of sheet metal under plane strain along the width. Stress reversals were experimentally quantified using a pure bending moment test and were included in the model through Bauschinger factors. Modeling results for two materials, mild steel and aluminum alloy, were in good agreement with experimental results from bending under tension test devices. The iterative nature of the model, associated with a representative experimental framework proved a valuable approach to improving the modeling of sheet metal forming and springback control.     

TNTZ钛合金流变行为及物理基本构模型

借助Gleeble-3500热模拟机对Ti-29Nb-13Ta-4.5Zr(TNTZ)钛合金进行了变形温度为700~900 ℃、应变速率为0.001~1 s-1的等温恒应变速率压缩实验,分析了应变速率和变形温度对TNTZ钛合金流变应力的影响。根据实验数据,计算了不同变形条件下的温升值,分析了变形热产生的规律。综合考虑温度对材料自扩散系数和弹性模量的影响以及应变对合金流变应力的影响,通过多元线性回归拟合材料参数与应变之间的函数关系,构建了基于应变补偿的物理基本构模型。研究结果表明：TNTZ钛合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小;变形热效应引起的温升与应变速率正相关,与变形温度负相关。通过应变补偿建立的物理基本构模型预测精度较高,模型相关系数R达0.964,平均相对误差为10.63%。     

Prediction of deformation behavior and microstructure evolution in heavy forging by FEM

A numerical simulation of multi-stage heavy forging process using the finite element method (FEM) is presented in this study. The process of heavy forging is highly non-linear, where both microstructure and boundary conditions are altered by plastic deformation during forming. Therefore, it is necessary to understand the problem of plastic deformation in heavy forging. In order to investigate deformation behavior and microstructure evolution in heavy forging, a constitutive equation considering the effects of strain hardening and dynamic softening of the IN718 alloy is built. The constitutive equation and microstructure models are implemented into the finite element code to simulate deformation behavior and microstructure evolution in the rotary forging of heavy container head. As a result, variations of flow stress, effective strain, temperature, damage, and grain size in every stage are predicted.