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。     

Ti6Al4V合金的高温短时蠕变本构关系与应力松弛行为

对Ti6Al4V合金在不同温度(650、700和750℃)、初始应力(100和150 MPa)和预应变(3.97%和15.87%)条件下进行多组应力松弛试验;研究Ti6Al4V合金高温下的应力松弛行为以及影响因素。利用应力松弛的试验数据推导出高温短时蠕变应变速率与应力的关系,对蠕变应变速率-应力曲线进行拟合,得到Ti6Al4V合金的高温短时蠕变本构方程。将高温短时蠕变本构关系代入有限元软件ABAQUS中对Ti6Al4V合金的应力松弛行为进行模拟。结果表明:Ti6Al4V合金的应力松弛可以分为两个阶段:第一个阶段应力松弛速率很快,剩余应力急剧降低,该过程时间为应力松弛的前250 s;第二个阶段应力松弛较为缓慢,经过2000 s后剩余应力趋向于某一极限值,即应力松弛极限。温度对Ti6Al4V合金应力松弛的影响显著,应力松弛随温度的升高而加快,且温度越高,应力松弛极限越小。初始应力和预应变越大,应力松弛极限越大,但是两者对应力松弛行为的影响不大。模拟结果与试验测得的应力松弛曲线具有很高的吻合度,验证了高温短时蠕变本构关系的可靠性。     

选区激光熔化GH3536高温合金高温本构模型北大核心CSCD

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1))下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。     

TA32钛合金高温应力松弛行为及其对应的本构方程

在不同温度（775℃,800℃,825℃）、不同初应力（150MPa、200MPa）和不同预应变（7.85%、15.7%）下进行TA32钛合金高温应力松弛实验,研究了工艺参数对应力松弛行为的影响。对实验后的试样进行微观组织观察,分析了温度对微观组织的影响。利用二次延迟函数对应力松弛曲线进行拟合,推导得到高温蠕变本构方程,进而将其应用于TA32钛合金应力松弛行为有限元模拟。结果表明：在应力松弛的前200s,应力松弛速率很快,其应力急剧下降,经过3600s后应力逐渐趋于平缓并最终达到松弛极限。应力松弛行为随着温度的升高而加快,但其松弛极限随之减小,初应力和预应变则对其影响不大。随着温度的升高晶粒发生了等轴化和长大现象,塑性增强。模拟结果和应力松弛的实验曲线有较高的吻合度,验证了此蠕变方程的可靠性。     

TA32钛合金高温应力松弛行为及其对应的本构方程（英文）

在不同温度(775、800、825℃)、不同初应力(150、200 MPa)和不同预应变(7.85%、15.7%)下进行TA32钛合金高温应力松弛实验,研究了工艺参数对应力松弛行为的影响。对实验后的试样进行微观组织观察,分析了温度对微观组织的影响。利用二次延迟函数对应力松弛曲线进行拟合,推导得到高温蠕变本构方程,进而将其应用于TA32钛合金应力松弛行为有限元模拟。结果表明:在应力松弛的前200 s,应力松弛速率很快,其应力急剧下降,经过3600 s后应力逐渐趋于平缓并最终达到松弛极限。应力松弛行为随着温度的升高而加快,但其松弛极限随之减小,初应力和预应变则对其影响不大。随着温度的升高晶粒发生了等轴化和长大现象,塑性增强。模拟结果和应力松弛的实验曲线有较高的吻合度,验证了此蠕变方程的可靠性。     

GH188合金热蠕变成形过程数值模拟

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值吻合较好,本构方程能够用来描述合金的高温蠕变变形;蠕变变形和应力松弛主要发生在成形的前期,优化双凸形构件的成形时间为2 h;构件曲率半径数值模拟结果与试验结果的相对误差低于15.2%,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。     

Hastelloy C-276合金应力松弛行为的研究

通过高温拉伸试验研究Hastelloy C-276合金在不同温度和初始应力下的应力松弛行为。实验得到了一系列应力松弛曲线,应用二次延迟函数对实验测得的应力松弛曲线进行拟合,拟合出的曲线与实验应力松弛曲线符合得较好。从实验测得的应力松弛曲线可以推导出不同温度下材料的蠕变应变速率与应力之间的关系,此外,还探讨了温度对Hastelloy C-276合金应力松弛的影响,为转子屏蔽套真空热胀形过程的有限元模拟工作奠定了理论基础,并为其提供了有价值的数据。     

GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件

为了研究GH1016合金的高温热变形行为,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行变形温度在1000～1150℃范围内,应变速率为0. 1～10 s-1,总压缩变形量为60%的热压缩试验,通过获得的真应力-真应变曲线研究了其变形行为。研究结果表明:真应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加。在一定的变形温度下,随着应变速率的增加,峰值应力和峰值应变均增加;在一定的应变速率下,随变形温度的升高,峰值应力和峰值应变减小。根据真应力-真应变曲线中的峰值应变和峰值应力数据,利用数据拟合的方法分别求得了GH1016合金的热变形本构方程和临界变形条件方程。在本实验条件下,GH1016合金发生动态再结晶的热激活能为456. 55 k J·mol-1。     

基于BP神经网络的GH5188高温合金本构模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH5188高温合金试样进行热压缩试验,研究其在应变速率为0.001~0.1s^-1和变形温度在1000~1150℃时的热变形行为;建立了基于BP神经网络的本构模型,并验证了所建本构模型的可靠性,最后基于误差计算分析了BP神经网络本构模型的精度。结果表明,温度和应变速率对GH5188合金流变应力的影响明显,随着压缩温度升高和应变速率降低,GH5188合金流变应力明显减小。经定量误差计算分析,BP神经网络本构模型应力预测偏差值在10%以内的数据点占97.92%,BP神经网络模型能准确地预测GH5188高温合金的高温流变应力。     

GH690-RE合金高温塑性本构方程研究

采用Gleeble-3500热模拟机对GH690-RE合金进行高温压缩变形试验,在温度为950～1200℃,应变速率为0.001～2.000s-1的变形条件下测定并分析其应力-应变曲线。结果表明,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,且流变应力特征可用经典的双曲正弦模型描述。以应力-应变曲线为基础,采用线性回归法确定了GH690-RE合金的常数,建立了GH690-RE合金的高温本构关系方程。     

FGH4096/GH4133B双合金高温变形的动态软化行为

FGH4096/GH4133B双合金在变形温度1020~1140℃、应变速率0.001~1.0s-1条件下进行50%变形量的热模拟压缩试验。根据应力-应变曲线,基于传统Arrhenius型方程建立双合金高温变形过程中的本构关系。结合应力-应变曲线与Poliak-Jonas准则分析不同变形参数对双合金组织软化机制的影响。结果表明:FGH4096/GH4133B双合金变形时,升高温度和降低应变速率可有效诱导该双合金的软化机制由动态回复转变为动态再结晶。     

Al-3Cu-0.5Sc合金高温变形的本构关系(英文)

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机研究Al-3Cu-0.5Sc合金在温度为350～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的高温压缩变形行为。利用经摩擦修正和温度补偿修正后的流变应力曲线建立合金的本构方程,温度和应变速率对变形行为的影响可使用包含Zener-Holloman参数的指数方程来描述。通过考虑应变对材料常数的影响,建立包含真应变的本构方程;其真应变对本构方程的影响规律,可通过材料常数的四次多项式拟合来实现。     

GH90高温合金动态再结晶数学模型构建及验证

为研究GH90高温合金的动态再结晶行为，在Gleeble 1500热模拟试验机上开展了不同温度和应变速率下的等温压缩试验。根据获得的真应力-真应变曲线分析可知，高温状态下GH90合金的主要动态软化机制为动态再结晶。通过对真应力-真应变数据进行分析和处理，构建了GH90合金的动态再结晶临界应变模型和体积分数模型。通过试样微观组织和模型预测结果的对比表明，所构建的GH90合金动态再结晶数学模型能够对GH90合金动态再结晶行为进行准确描述。     

GH4698高温合金变形中的流变行为及显微组织

在热模拟试验机上进行了高温压缩试验,研究了GH4698高温合金在不同变形温度(950~1200℃)和应变速率(0. 01~10 s^-1)条件下的流变行为,建立了基于流变曲线的本构方程及以动态材料模型为基础的热加工图。借助扫描电镜和背散射电子衍射技术(EBSD)对变形后试样进行组织分析。结果表明:GH4698高温合金流变应力随着变形温度的降低和应变速率的加快而逐渐增加。在变形温度为1000~1200℃、应变速率为0. 01~0. 05 s^-1的热变形条件下,GH4698高温合金具有较佳的热加工行为。在高、低功率耗散率区域中,随着功率耗散率值的增加,动态再结晶百分数均会增加,再结晶平均晶粒尺寸增大,大角度晶界分数增加。     

镁合金Mg-Zn-Y-Zr的高温变形及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对铸态镁合金Mg-Zn-Y-Zr在变形温度为250～450℃,应变速率为0.001～1s-1条件下的高温压缩变形行为进行研究,利用双曲正弦关系描述了该合金的本构方程。结果表明,Mg-Zn-Y-Zr合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真实应力-应变曲线基础上,建立的Mg-Zn-Y-Zr合金高温变形的本构模型较好地表征了其高温流变特性。     

铸态GH706合金的热变形行为研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为1100,1130,1160和1190℃、应变速率为0.01,0.1和1 s-1下的铸态GH706合金流变曲线,分析了流变曲线的特征及成因,并通过与锻态材料对比,得出铸态材料在高应变速率下更容易产生应变硬化的结论;应用Arrhenius模型对实验数据进行回归分析,建立了0.2~0.8应变范围内铸态GH706合金的本构关系,统计计算了模型预测的流动应力和实验值之间的最大相对误差为13.1%;应用Voce方程建立了铸态GH706合金应变0~0.2范围内的本构关系,模型预测流动应力和实验值之间的平均相对误差为0.2%,很好地反映了低应变条件下材料的硬化行为。     

GH625合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了GH625高温合金在应变速率为0.001～1 s-1、变形温度为1223～1373 K条件下的热变形行为。结果表明:当变形温度一定时,随应变速率的升高,合金的峰值应力σp和稳态流动应力σs及对应的应变εp和εs均升高;当变形速率一定时,随变形温度的升高,σp和σs以及εs均降低,但εp基本保持不变。GH625合金在热压缩变形过程中应变速率的降低和变形温度的升高均有利于动态再结晶的发生;根据应力-应变曲线,通过线性回归获得GH625合金的本构方程。     

GH2150合金的热变形行为及动态再结晶规律

采用Gleeble-3800热模拟试验机热模拟压缩试验研究了GH2150合金在不同试验参数下的热变形行为和再结晶演变规律。结果表明，在1000～1200℃范围内，应变速率为0.1～5 s^-1,变形量分别为30%、50%、70%条件下，合金峰值应力随变形温度升高而降低，随应变速率降低而降低。结合真应力-真应变曲线及阿伦尼乌斯公式得到了GH2150合金的热变形本构方程，采用该方程得到的计算结果与实际结果的平均相对误差为4.36%,相关系数R=0.992,具有较好的吻合性。绘制GH2150合金动态再结晶图发现大变形量有利于提高再结晶分数，合金再结晶行为在50%变形量下主要受变形温度影响，在70%变形量下采用低应变速率更有利于再结晶发生。     

HC1150/1400MS马氏体钢的高温本构模型

利用Gleeble1500热模拟试验机在温度范围600~900℃、应变速率范围10-2~10 s-1等对HC1150/1400MS马氏体钢试件进行等温拉伸试验,进而构建了马氏体钢热加工过程的数值模拟需要的高温本构模型,用以根据应变、应变速率及变形温度预测流动应力。试验得到该材料奥氏体组织在不同温度及应变速率下的真应力、真应变曲线,显示材料的流动应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。选用修正的Arrhenius双曲正弦模型对其高温力学行为进行描述,采用四次多项式拟合获得Arrhenius本构方程中参数α,β,n1,n,ln A,Q与应变的对应关系,最终确定包含变形温度及应变速率的流变应力计算方程。采用拟合度表示计算应力与实测应力的相关性,拟合度结果表明该本构模型对HC1150/1400MS马氏体钢高温流动应力的预测较准确。     

GH5188合金流变行为研究

通过在Gleeble-3500型热模拟实验机上对GH5188合金进行等温热压缩实验,在变形温度为1030~1150℃、应变速率为0.01~10s-1的条件下,研究其热压缩变形的流变应力变化规律。在应力-应变结果的基础上,采用引入应变量因素的Arrhenius方程,建立了描述GH5188合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对GH5188合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。GH5188合金流变应力计算值和实验值相对误差较小,所建立的本构方程具有良好的预测能力。