预变形对Al-Li-S4合金时效蠕变的影响规律及其本构建模（英文）

以Al-Li-S4合金为研究对象,开展其在不同预变形量、不同时效温度和试验应力下的单向拉伸蠕变试验,获得Al-Li-S4合金在时效成形基本热力条件下的时效蠕变行为和预变形对其形变、力学性能和显微组织的影响规律。结果表明:试样预变形量越大,蠕变第一阶段持续时间越短,蠕变第二阶段的稳态蠕变速率越大,最终的蠕变应变量越大,但在试验参数范围内仍小于未经预变形处理试样的蠕变应变量;TEM结果显示,引入预变形对T1相和θ′相析出有一定的促进作用并能显著促进析出相的细小弥散分布,同时抑制δ′相的析出,从而改善合金的力学性能。建立了能够反映时效机制、应力和预变形影响的蠕变时效统一本构模型,该模型的拟合结果对实验数据有较好的回归效果。     

7055铝合金蠕变试验及本构模型建立

对7055铝合金在时效温度155℃、不同应力水平和时效时间条件下进行多组蠕变试验,分析蠕变时效对微观组织和力学性能的影响。基于Kowalewski的蠕变应变本构模型,并通过分析微观组织演变建立的析出相长大模型与析出相强化模型,确立了能够较好描述材料蠕变行为的蠕变-时效统一本构模型;通过遗传算法得到了本构方程的材料参数。     

2219铝合金蠕变时效研究及宏微观本构建模

开展了一系列不同时效温度和应力水平下2219铝合金的单轴拉伸蠕变试验。并通过力学性能测试、透射电镜(TEM)试验,探究了材料在蠕变时效过程中的性能强化及析出相演变规律。基于试验结果,建立了一套适用于2219铝合金的宏微观统一蠕变本构模型。结果表明,该模型不仅能较好地表达材料的微观演变过程,同时也能较好地描述材料的蠕变行为与材料性能变化。     

2524铝合金的蠕变时效行为

采用拉伸测试、维氏硬度测试和透射电镜分析等方法研究实验应力和时效时间对2524铝合金蠕变时效行为的影响。结果表明:时效时间和试验应力对材料的成形与微观组织均有较大的影响,应力越大、时间越长,蠕变行为越明显;在190℃温度下,试验应力为180 MPa,时效时间约为12 h时,材料的硬度和强度趋近于峰值;TEM分析表明,合金板材强度和伸长率的差别主要由时效后强化相S′相和S″相的尺寸和分布密度决定;采用线性回归方法获得合金在190℃下稳态蠕变速率与实验应力的本构关系。     

基于时效校形的TB5合金蠕变本构模型建立

对TB5钛合金进行在室温下V形弯曲回弹试验表明,该合金冷成形时回弹量很大。基于该合金成形后需要进行时效热处理,可采用时效校形方法提高成形精度。为描述TB5钛合金在时效校形过程中的变形行为,进行了不同应力条件下的蠕变试验,结果表明,时间硬化蠕变本构模型能较好地描述TB5钛合金在蠕变试验条件范围内的蠕变变形行为。采用非线性最小二乘法对试验数据进行拟合,得到了该时效温度下的蠕变本构方程中的材料参数。     

蠕变时效工艺参数对7475铝合金力学性能的影响

以7475-T7351铝合金材料为研究对象,对其在145℃、150℃、155℃和160℃条件下进行了不同应力水平的单向拉伸蠕变持久试验,研究了该材料的蠕变时效行为。考虑材料不进入蠕变第三阶段且获得较大蠕变变形量的要求,确定了最佳时效温度为155℃及其对应的应力范围和时间。在155℃下对蠕变后的试件进行强度校核试验和微观组织观察与分析,结果表明,7475-T7351铝合金在240MPa~300MPa应力作用下进行时效成形,材料蠕变后的力学性能未明显下降,能够满足实际工程应用的强度要求。     

双级蠕变时效对含钪7050铝合金力学及耐腐蚀性能的影响

研究了双级蠕变时效对含钪7050合金力学性能和耐腐蚀性能的影响,并与单级蠕变时效和无应力双级时效的试验结果进行了比较。结果表明,与单级蠕变时效相比,双级蠕变时效可明显提高含钪7050合金的力学性能;经单级或双级蠕变时效处理的合金比无应力双级时效合金具有更好的耐蚀性,而单级蠕变时效合金的耐蚀性优于双级蠕变时效合金。此外,压应力状态下的单级或双级蠕变时效合金比拉应力状态下的单级或双级蠕变时效合金具有稍高的硬度和耐蚀性。     

GH3536镍基变形高温合金的应力松弛行为与蠕变本构方程

对GH3536高温合金在变形温度为650、750和850℃和初应力为150、200和250 MPa条件下进行了多组应力松弛试验，研究了温度和初应力对GH3536高温合金应力松弛行为和松弛极限的影响，分析了应力松弛行为的特点。采用三次延迟函数对试验获得的松弛曲线进行了拟合，推导出蠕变应变速率与应力的关系，并基于分段蠕变本构方程对蠕变应变速率-应力曲线进行了拟合，并确定了方程中的材料常数。将蠕变本构方程代入ABAQUS有限元软件中对GH3536高温合金的应力松弛过程进行了模拟。结果表明，模拟数据与试验数据吻合较好，表明建立的蠕变本构方程可很好地描述GH3536高温合金在相应条件下的应力松弛行为。     

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。     

2A97铝锂合金蠕变本构模型的建立

对2A97新型铝锂合金在温度180℃不同应力水平条件下进行多组蠕变试验,通过数值拟合,建立了经典蠕变本构模型与基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型。结果表明,采用基于双曲正弦函数的等温蠕变本构模型得到的拟合曲线与试验值吻合较好,能准确描述蠕变时效成形过程。     

铝合金7075马鞍外形蠕变时效成形数值模拟及试验

蠕变时效成形技术是利用金属的蠕变特性,将成形与时效同步进行的一种成形方法。文章针对铝合金7075T651进行温度在160℃下的蠕变拉伸试验,基于蠕变试验数据,采用非线性最小二乘法确定了7075T651铝合金蠕变本构方程中的材料常数,并应用有限元软件通过编写蠕变子程序,建立了该材料的蠕变时效成形过程有限元模型。针对马鞍典型外形零件进行蠕变时效成形-回弹分析,就成形过程中的应力应变分布进行分析。在相应条件下进行了蠕变时效成形试验,并对模拟结果进行验证。结果表明,采用该本构方程,可以较好的对蠕变时效成形过程及回弹进行模拟预测。     

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。     

SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效幂律本构方程的建立

在时效温度423～463 K、实验应力150、175和200 MPa的条件下,采用电子蠕变机对SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为进行研究。采用幂律本构方程,通过对实验数据的线性回归分析,建立SiC_p/2024Al基复合材料稳态蠕变速率与实验应力及时效温度之间的本构模型。研究表明,随着实验应力增大和时效温度的升高,SiC_p/2024Al基复合材料的稳态蠕变速率增大,且蠕变曲线在第二阶段的持续时间缩短;根据本构模型计算得到的稳态蠕变速率的计算值与实验值基本吻合,表明该本构模型能准确的描述SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为。     

温度对7050时效成形应力松弛及回弹影响

建立蠕变本构模型,并对不同温度下预时效态7050厚板的时效成形过程进行分析。结果表明,该文所建立的蠕变本构模型适用于预时效态的7050合金的时效成形。时效成形过程中,温度越高,应力松弛效果越明显,蠕变变形量越大,残余应力越小,回弹率越低。     

2524铝合金蠕变时效本构建模及回弹仿真（英文）

研究2524铝合金板材蠕变时效过程中的本构建模及回弹仿真。在180~200℃、140~210 MPa和16 h条件下,对2524铝合金进行一系列的蠕变时效实验。基于这些实验数据建立能够很好地描述合金蠕变时效行为的材料本构模型。通过将本构模型嵌入到有限元软件MSC.MARC的子程序中,分析沿板材厚度分布的内应力对回弹的影响。仿真结果表明:仅考虑拉应力时,板材回弹量为61.12%,而同时考虑拉应力和压应力时,回弹量为65.93%。另外,对2524铝合金板材进行蠕变时效成形实验。成形板材回弹量为68.2%,其值更接近65.93%。这表明仿真分析时同时考虑板材厚度方向的拉压内应力更能准确预测构件的回弹量,这样得到的仿真结果更符合实验结果。     

应力应变状态对蠕变时效7050合金硬化行为及拉伸性能的影响

通过三点弯曲加载方式对7050铝合金板材进行蠕变时效处理,研究了蠕变时效过程中的应力和应变状态对合金的时效硬化行为、拉伸性能及其各向异性的影响。结果表明,蠕变时效降低了合金的峰值时效硬度,应力状态对蠕变时效合金的时效硬化行为有一定的影响,压应力延长了合金达到峰值时效的时间,且压应力状态时效合金的峰值硬度比拉应力状态时效合金的峰值硬度稍低;在弹塑性应变状态下进行蠕变时效的合金具有较高的起始硬度,但在蠕变时效过程中,合金的硬化速率明显低于在弹性状态下进行蠕变时效的合金,当达到峰值时效时,弹塑性应变状态和弹性应变状态蠕变时效合金的硬度没有明显差别;与无应力时效合金相比,蠕变时效合金的强度和塑性都有所下降,弹塑性状态蠕变时效合金的强度和塑性比弹性状态蠕变时效合金的强度和塑性下降幅度稍大,但总体上,应变状态对蠕变时效合金拉伸性能的影响较小;蠕变时效7050合金的拉伸性能仍具有明显的各向异性,但在弹塑性状态下进行蠕变时效可以减小合金垂直于变形方向上的拉伸强度的下降。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金的应变补偿物理本构关系研究

Laves相NbCr2/Nb两相合金因其优良的高温力学性能而具有作为新型高温结构材料应用的潜力；流动应力本构关系反映了合金的热变形行为。本文基于Laves相NbCr2/Nb两相合金在1000-1200℃、0.001-0.1s-1条件下的等温恒应变速率压缩实验数据，首次探讨了该合金在考虑变形温度对合金杨氏模量和自扩散系数影响的应变补偿物理本构关系。结果表明，基于蠕变指数n=5的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.974和59.3%，说明该物理本构模型不适于表征该合金的流动应力行为；而基于蠕变指数n为变量的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.984和10.6%，说明该物理本构模型能满意地表征该合金的流动应力行为，且其对流动应力的预测能力优于传统的Arrhenius本构模型。     

2219铝合金稳态蠕变本构方程的建立

在时效温度为438~458 K、实验应力为120~180 MPa的条件下,采用RWS-50型电子蠕变机对2219铝合金蠕变时效行为进行研究。采用包含双曲正弦函数的方程,通过对实验数据的线性回归分析,确定应力指数、蠕变激活能及相关常数,建立2219铝合金稳态蠕变速率与实验应力及时效温度之间的关联本构模型。结果表明:随着实验应力的增大和时效温度的升高,2219铝合金的稳态蠕变速率增大,且蠕变曲线在第二阶段的持续时间缩短;依据本构方程计算出该铝合金在各条件下的稳态蠕变速率与其实验值的平均相对误差为4.22%,表明该本构方程可为2219铝合金蠕变时效成形工艺的制定提供理论依据。     

镍基IN718合金时效过程中α-Cr相演变行为

通过力学性能试验，扫描电镜观测和化学重量分析，研究了直接时效与标准热处理工艺处理的IN718合金盘材经593℃-677℃高温长期时效至2000h后力学性能和微观组织行为。结果表明，直接时效的DA718合金在未经长期时效前已含有约0．006w／％的α—cr相，于650℃和677℃时效2000h后α-Cr相均达0．6w／％左右，而在相同时效条件下，标准IN718合金α—Cr相比DA718要少。合金强度的变化规律与冲击韧性明显不同，2种合金微观组织演变行为也有明显区别，特别是α—Cr和δ相的变化行为。因此，合金微观组织行为对综合力学性能的影响需要进行综合考虑。     

固溶态和时效态7075铝合金的微纳米压痕力学行为

采用微纳米压痕实验研究了固溶态和时效态7075铝合金的力学性能和压痕蠕变行为，获得了其力学本构方程、应力-应变曲线和蠕变应力指数。结果表明：两种状态铝合金的硬度和弹性模量均随着载荷的增大而减小，并在压痕深度小于1μm时表现出明显的尺寸效应。固溶态和时效态铝合金的屈服强度分别为446 MPa和497 MPa,抗拉强度分别为594 MPa和691 MPa。两种状态合金的最大蠕变深度和蠕变应力指数变化趋势相似，均随载荷和加载速率的增大而增大。