AZ31B镁合金挤压材料的力学性能与本构分析

通过单向拉伸与压缩试验,研究AZ31B镁合金挤压材料的力学性能,并建立相应的本构模型。结果表明:室温下AZ31B镁合金挤压材料的宏观力学性能存在显著的各向异性和拉压非对称屈服的现象,且在塑性流动过程中,屈服面的演化也呈现出各向异性的特点,即畸变硬化特性。基于系统的试验结果,结合考虑了各向异性和拉压非对称性的CPB06屈服面函数,采用解析函数形式的本构参数来描述畸变硬化特性,建立了一种唯象的镁合金材料塑性流动本构模型。通过用户材料子程序VUMAT,将本构模型应用于缺口试件拉伸的有限元模拟中,计算结果与试验结果吻合较好,证实了本构模型的适用性。     

形状记忆合金的细观力学本构模型

定义了一个能反映形状记忆合金超弹性和形状记忆效应的概念：形状记忆因子．利用相变过程中自由能与马氏体体积分数之间的微分关系,推导了形状记忆因子演化方程．从细观力学角度建立了一个考虑马氏体择优取向过程的形状记忆合金三维本构模型．与功能相同的现有模型相比,该模型具有更简单的数学表述和清晰的物理意义．     

挤压态镁合金流变行为及本构模型研究

通过Gleeble热模拟机,在变形温度250~500℃、应变速率0.005~5 s-1下对挤压态镁合金进行热压缩实验,得到应力-应变曲线,基于加工硬化与软化机制,分析了温度和应变速率对流变曲线及峰值应力的影响。其次,考虑变形中温升,在高应变速率下采用温度补偿修正流变应力。最后,运用双曲正弦模型构建不同流变应力范围的本构模型,得到流变应力与温度、应变速率和应变的定量关系。将模型预测应力值与实验值进行对比。结果表明:实验值与预测值的相关性系数为0.984,平均相对误差绝对值为3.87%,说明所建立的本构模型能够准确预测成形过程中不同变形量下镁合金的流变应力值。     

基于管材挤压实验的ZK60镁合金本构关系模型

根据管材挤压实验建立了适合于ZK60镁合金管材挤压变形时的材料本构关系模型。对ZK60镁合金进行了管材热挤压实验研究。根据管材热挤压实验数据以及Arrhenius型材料本构模型,确定了适合于ZK60镁合金管材挤压变形时的材料本构关系模型,该本构关系模型的计算相对误差小于9.2%,本文确定的本构关系模型的适用温度范围为270~330℃,应变速率范围为1.29~5.15s-1。     

AZ31镁合金高温变形行为及本构模型

采用Gleeble-3500热模拟实验机,对AZ31镁合金在变形温度为523～723 K、应变速率为0.01～10.00 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行热压缩实验.结果表明,流变应力随应变的增加而显著增大,到达峰值后逐渐降低并趋于稳态,变形呈明显的动态再结晶特征.变形温度和应变速率对流变应力影响显著,本文采用包含Arrheniues项的本构方程来描述AZ31镁合金的高温变形行为.     

AZ61镁合金高温变形应力修正及本构方程的建立

有限元模拟日益成为金属成形工艺优化的有力工具，而工程材料变形行为本构方程的精确描述是保证模拟精度的关键之一。通过热模拟实验对AZ61镁合金的高温压缩变形行为进行研究，实验设备为Gleeble3500热模拟实验机，实验采用的温度为250、300、350、400和450℃，应变速率为0，01、0，1、1、10和50s^-1。研究发现，AZ61镁合金流变应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的升高而升高。在高应变速率下，变形热引起的试样温升非常显著。为了真实地反应AT61镁合金高温压缩变形时的力学行为，对流变应力作出相应修正，并根据修正后的流变应力建立高温变形本构方程。     

形状记忆合金的剪切本构模型

利用形状记忆因子的概念,建立了用于描述纯剪切状态下形状记忆合金(SMA)相变行为的形状记忆演化方程.在假设SMA为各向同性材料和利用三维细观力学本构方程的前提下,推导了纯剪切状态下SMA的力学本构方程.所建立的形状记忆演化方程和力学本构方程中的材料常数均可以通过宏观实验来测定,便于工程实际中的应用.数值计算结果表明,所建立的形状记忆演化方程能正确地描述纯剪切状态下SMA发生在奥氏体、孪晶马氏体和非孪晶马氏体间的相变行为,力学本构方程可再现形状记忆效应和超弹性的热力学过程.     

镁合金AZ31B板材温成形流变规律及本构模型

通过AZ31B镁合金板材高温拉伸实验,分别讨论了成形温度、应变速率以及各向异性对镁合金流变的影响。实验结果表明,温度越高、应变速率越低,镁合金的塑性越好;取样方向与轧制方向成45°时,由于在此方位孪生取向因子最大,因而该方向的塑性很高,与0°方向塑性基本相同。对变形后的镁合金进行金相组织观察发现,250℃时镁合金显微组织几乎都是由细小的等轴晶粒组成,优于其他温度下的显微组织;结合温度对镁合金流变的影响,确定镁合金的最佳温成形温度为250℃。依据实验数据建立了两种硬化本构模型,即Fields-Backofen模型和指数模型。分别将两种模型预测结果与实验数据对比表明,采用指数模型能更好的预测镁合金温成形流变应力。     

镁合金塑性变形及延性断裂预测研究进展(上)——宏观本构模型的开发及应用

总结了针对镁合金或其它密排六方金属塑性变形所开发的宏观本构模型,并对这些模型在镁合金上的应用现状进行了评述。指出适用于镁合金的屈服准则必须能同时体现其各向异性和拉压不对称性。关于各向异性的描述通常采用应力张量的线性变换方法或应力函数的推广法来实现,拉压不对称性的描述则通过在屈服函数中加入拉压不对称因子或耦合第三应力不变量来实现。此外,详细介绍了用于描述镁合金塑性变形过程中畸变硬化的屈服面插值方法和屈服函数系数拟合方法。这两种方法充分利用了不同塑性变形程度下的应力和应变信息,其能够直观准确地反映镁合金在单调加载过程中屈服面的演化过程。     

挤压铸造铝合金弹粘塑性本构模型

针对挤压铸造铝合金材料,在Gleeble-1500D热-力模拟试验机上进行3种不同挤压压力(25,50和75 MPa)下制备的挤压铸造试样的力学行为测试,获得温度范围为300-500 ℃、应变速率范围为0.001-0.1 s-1的条件下一系列真应力一真应变曲线.基于所获实验结果,建立了一种弹粘塑性本构模型,其主要特点是能够描述材料在进入稳态流变前及稳态流变时的应力一应变关系,而且对模型中与温度和应变速率密切相关的主要参数给出了定量函数关系式.模型预测的真应力-真应变曲线与实验结果吻合良好.     

Constitutive model for casting magnesium alloy involving spherical void evolution

Casting magnesium alloys are highly heterogeneous materials inevitably containing numerous voids.These voids will evolve during material deformation and markedly affect material behaviors,so it is important to investigate the equation of the void evolution and the constitutive relation involving the void evolution.By assuming the voids in casting magnesium alloys were spherical,the growth equation of the voids was obtained from the incompressibility and continuity conditions of material matrix. Through c...     

镁合金熔模精密铸造技术研究现状

概述了镁合金材料的基本特性及性能、镁合金的分类,介绍了镁合金的成形工艺研究现状,着重对镁合金熔模精密铸造技术进行了论述,对其存在的问题进行了讨论,并展望了其发展前景。     

Constitutive description for casting magnesium alloy involving void evolution

In order to investigate the effect of microvoids on the mechanical behavior of casting magnesium alloy, a spherical void-cell model of the material was presented. The velocity and strain fields of the model were obtained from the assumption that the material matrix is homogeneous and incompressible. The hardening and softening functions, which respectively reflect the deformation-hardening and void-softening behaviors of the material, were presented and introduced to an endochronic constitutive equation for describing the mechanical behavior of the material including microvoids. The corresponding numerical algorithm and finite element procedure were developed and applied to the analyses of the elastoplastic response and the porosity of casting magnesium alloy ZL102. The computed results show satisfactory agreement with experimental data.     

Nonclassical constitutive model involving void evolution of casting magnesium alloy

The void evolution equation and the elastoplastic constitutive model of casting magnesium alloy were investigated. The void evolution equation consists of the void growth and the void nucleation equations. The void growth equation was obtained based on the continuous supposition of the material matrix, and the void nucleation equation was derived by assuming that the void nucleation follows a normal distribution. A softening function related to the void evolution was given. After the softening function was embedded to a nonclassical elastoplastic constitutive equation, a constitutive model involving void evolution was obtained. The numerical algorithm and the finite element procedure related to the constitutive model were developed and applied to the analysis of the distributions of the stress and the porosity of the notched cylindrical specimens of casting magnesium alloy ZL305. The computed results show satisfactory agreement with the experimental data.     

镁合金压铸的亮点与盲点

综述了镁合金压铸件在汽车工业中的应用现状,并对目前镁合金压铸存在的问题,解决办法和未来应用进行了分析和预测.     

镁合金反重力铸造的发展

镁合金密度小、粘度低、流动性好,很适合于反重力铸造.阐述了先进的镁合金反重力铸造技术及其特点和不足,指出了将来的发展方向.     

半固态镁合金铸轧试验研究

自行研究开发了一套半固态铸轧试验设备,利用该设备可以获得半固态浆料,并进行半固态铸轧成形。试验研究了AZ91D镁合金半固态铸轧成形过程,观察了样品的微观组织形貌。结果表明,镁合金半固态铸轧可以改善镁合金高温铸造的安全防护和镁合金变形困难需要较大变形力的现状。     

物理基本构模型和BP人工神经网络模型预测AZ80镁合金高温流动应力的比较研究

基于变形温度250~400 ℃和应变速率0.001~1 s^-1条件下的铸态AZ80镁合金的热压缩试验数据,建立了基于应力位错关系和动态再结晶动力学的物理基本构模型以及前馈反向传播算法的人工神经网络（ANN）模型来预测AZ80镁合金的热变形行为。采用相关系数（R）、平均绝对相对误差（AARE）、相对误差（RE）3种统计学指标来验证2种模型的预测精度。结果表明,2种模型均可以准确预测AZ80镁合金的热变形行为。其中,ANN模型预测的应力值与实验数据更为吻合,其R和AARE分别为0.9991和2.02%,而物理基本构模型预测的R和AARE分别为0.9936和4.52%。ANN模型较好的预测能力归功于它擅长处理复杂的非线性关系,而物理基本构模型的预测能力是基于模型具有一定的物理意义,模型参数的确定充分考虑了热变形过程中的加工硬化（WH）、动态回复（DRV）和动态再结晶（DRX）的热动力学机制。最后,对这2种本构模型的优缺点及适用范围进行了比较讨论。     

铸态Mg-8Y-6Gd-1Nd-0.17Zn稀土镁合金高温压缩本构行为及加工图

研究了铸态Mg-8Y-6Gd-1Nd-0.17Zn镁合金在应变量为50%、温度350℃~450℃、应变速率0.0001s-1~0.1s-1的范围内热压缩过程中的本构行为、组织演变和热加工性能。通过选用双曲正弦本构方程来描述合金的流变行为以及变形参数间的关系。实验结果表明,温度和应变速率对Mg-8Y-6Gd-1Nd-0.17Zn镁合金的流变应力行为有重要影响,其流变应力随温度的降低和应变速率的增加而增大,并且在温度高于400℃压缩时,合金的真应力应变曲线具有典型的动态再结晶特性。在本实验条件下,该合金变形期间的活化能（Q）和应力指数（n）分别为359.258 KJ / mol 和5.24,实验值与计算值之间的平均误差（ARE）为3.37％。最后基于动态材料模型加工理论,结合热加工图和压缩过程中的组织演变,确定了该合金的最佳热加工参数为：加热温度400~450℃,应变速率为0.0001s-1~0.001s-1。     

铸造镁合金的应用和技术进展

近年来,国际上主要金属材料的应用发展趋势发生了显著变化,钢铁、铜、铅、锌等传统材料的应用增长缓慢,而以镁合金为代表的轻金属材料异军突起,镁合金得到了广泛的研究和应用,本文介绍了铸造镁合金应用领域,分析了铸造镁合金的生产技术进展,并讨论了我国铸造镁合金产业发展的一些基本情况.