Ti-22Al-25Nb合金在B2单相区的热变形行为

采用热模拟压缩实验研究了Ti-22Al-25Nb合金在B2单相区的热变形行为。结果表明:与其他温度较低的相区变形行为的对比发现,合金在B2单相区变形时具有更低的流动应力和更弱的流动软化效应。在应力-应变曲线上出现了明显的不连续屈服现象,应变速率越大,不连续屈服现象越显著,但该现象对变形温度变化不敏感。在Zener-Hollomon参数与流动应力σ之间的三种关系中,幂指数型最适合用于描述Ti_2AlNb基合金在B2单相区的热变形过程。计算得到的Ti-22Al-25Nb合金在B2单相区热变形的表观激活能为447.75 kJ/mol。利用Zener-Hollomon参数建立了幂指数型的Ti_2AlNb基合金在B2单相区变形的本构关系。     

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。     

Ti2AlNb合金高应变率下流动应力特征与本构关系

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到Ti_2AlNb合金准静态拉伸曲线及高应变率下动态压缩应力-应变曲线,观察分析变形后试样的微观组织,研究其高应变率下的流动应力特征。结果表明:在应变率2500～7500 s-1范围内,Ti_2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应;应变率为5500、6500、7500s-1的3组试样中观察到了与加载方向约成45°的绝热剪切带。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti_2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地描述Ti_2AlNb合金在高应变率下的流动应力。     

Ti2AlNb合金高温拉伸性能研究及本构方程的建立

通过高温拉伸试验研究了Ti2AlNb合金在温度为900~1000℃、应变速率为0.0001~0.01 s~(-1)下变形温度及应变速率对材料伸长率和抗拉强度的影响,并基于试验结果研究了材料应变速率敏感性指数随温度及应变速率的变化趋势。结果表明:Ti2AlNb合金应变速率敏感性指数随温度及应变速率的变化呈先升高后下降的趋势,在温度为975℃、应变速率为0.0005 s~(-1)条件下达到峰值,随后快速下降。通过扩展Rossard提出的粘塑性关系式,修正了基于Backoften方程所建立的应力-应变本构关系式,建立了材料在不同温度下的热变形本构方程。试验结果与模型计算结果基本吻合,可用于表征Ti2AlNb合金在高温下的热变形行为。     

Ti_2AlNb合金粉末冶金件的热变形行为和环轧过程的模拟研究

采用粉末冶金热等静压工艺制备了Ti_2AlNb合金坯料,为研究其开坯行为,采用Gleeble-3800热机械模拟试验机进行了热压缩试验,另外采用Simufact有限元软件模拟了粉末冶金Ti_2AlNb合金的环轧过程,利用X射线三维成像技术获取并计算了第一次环轧后的孔隙分布。结果表明,粉末冶金Ti_2AlNb合金在应变极小时达到峰值应力,在变形初始阶段应力水平的变化不稳定。压缩变形后样品晶粒内O相板条结构消除,晶界处α2相发生长大偏聚,变形条件引起的粉末冶金Ti_2AlNb合金的相转变是影响开坯行为稳定性的主要原因。开坯阶段环件边缘处的温降和应变增长速率最快。变形可以愈合粉末冶金Ti_2AlNb...     

稀土镁合金热变形应变补偿型本构模型

采用Gleeble/1500热模拟试验机,在变形温度300~420℃,应变速率0.0005~0.5s-1,最大变形量80%的变形条件下,对稀土镁合金合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了该合金的高温流动应力变化规律,并建立了应变补偿的材料热变形Arrhenius本构关系模型,并将经计算得到的结果与热模拟试验得到的应力应变曲线进行对比,结果比较吻合。考虑应变对流动应力的影响,确定了峰值应力、变形温度和应变速率之间的关系,并获得了变形激活能和本构方程中材料常数随应变的变化规律。     

铸态稀土镁合金热变形应变补偿型本构模型

采用Gleeble/1500热模拟试验机,在变形温度300~420℃,应变速率0.0005~0.5 s-1,对铸态稀土AZ80合金进行高温热压缩试验,研究了该合金的高温流动应力应变变化规律,并建立了应变补偿的材料热变形Arrhenius本构关系模型。将计算结果与热模拟实验得到的应力应变曲线进行对比,结果比较吻合。鉴于应变对流动应力的影响,确定了峰值应力、变形温度和应变速率之间的关系,并获得了变形激活能和本构方程中材料常数随应变的变化规律。     

基于BP神经网络的Ti3Al基合金本构关系模型的建立

应用THERMECMASTER-Z型热模拟试验机对Ti3Al基合金进行等温恒应变速率压缩试验,在变形温度为950～1350℃、应变速率为0.001～10s-1、最大真应变为1.2下获得流动应力数据。采用流动应力数据,并基于BP神经网络方法,建立了该合金的高温本构关系模型。结果表明,BP神经网络建立的高温本构关系模型具有很高的预测精度,可用于指导Ti3Al基合金热变形过程的有限元模拟和热加工工艺的制定,为本构关系模型的建立提供了一种准确有效的方法。     

考虑不同应变的3003铝合金流变应力预测模型建立与验证

在应变速率0.01~10.0 s~(-1)以及热变形温度300~500℃下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金具有正的应变速率敏感性。当变形温度低于350℃时,合金的热变形机制以动态回复为主;应变速率大于1.0 s~(-1)时,合金的热变形机制以不连续动态再结晶为主。建立了综合考虑应变速率、变形温度以及应变对流变应力影响的本构方程,本构方程中的材料常数可以表示为应变的4次多项式函数。模拟结果表明:预测曲线与实验曲线吻合较好,流变应力的实测值与预测值的均方根误差以及平均相对误差分别为0.99814和5.72%。所建立的本构方程计算精度较高,可以为合金热变形流变应力的预测提供参考依据。     

利用本构方程和加工图表征BFe10-1-2白铜合金的热变形行为（英文）

为了获得BFe10-1-2白铜合金的合理热变形工艺参数,通过热模拟压缩试验对该合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1023~1273 K,应变速率为0.001~10 s-1。通过流变曲线分析、动力学分析及加工图对BFe10-1-2白铜合金的高温变形行为进行了表征,计算出BFe10-1-2白铜合金在热压缩变形过程中的激活能为425.299 k J/mol。通过Zener-Holloman参数以及真应变建立了BFe10-1-2白铜合金的本构方程用以描述该合金的高温流动应力。对计算的流动应力值与试验值进行了对比,结果表明:本构方程可以准确描述该合金的高温流动行为。此外,基于动态模型,建立了BFe10-1-2白铜合金的热加工图,并通过宏观及微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。     

基于响应面法的Ti2AlNb基合金工艺参数优化研究

本文采用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti2AlNb基合金进行了变形温度为650-850℃、应变速率0.001-1s-1的压缩实验,研究其热变形行为,获得Ti2AlNb基合金最优工艺参数范围。首先分析Ti2AlNb基合金的流变应力曲线,并计算热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η,从而建立以热变形激活能Q、lnZ和功率耗散因子η的二阶响应面模型,再通过多目标可视化优化得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域,并结合微观组织图验证。结果表明Ti2AlNb基合金随变形温度升高和应变速率减小流变应力随之减少;建立的响应面模型具有较高精度,可以用于工艺参数的优化与分析;多目标可视化优化结果得出Ti2AlNb基合金优化后的最佳区域是变形温度750-850℃、应变速率0.01-0.03s-1。     

TC4 ELI钛合金的热变形行为及本构关系研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对TC4 ELI钛合金在两相区温度为750~950℃、应变速率为0.001~70s-1条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析了该合金的热变形行为,并采用Arrhenius方程和BP人工神经网络模型建立了该合金的本构关系模型。结果表明,应变速率与变形温度对TC4 ELI钛合金流变应力影响显著,流变应力随变形温度升高和应变速率降低而降低;在两相区热变形时,原始组织α相发生了不同程度的球化/动态再结晶,并且低应变速率会促进球化/动态再结晶的发生;采用Arrhenius方程和BP人工神经网络模型建立的本构方程平均误差分别为17.51%和1.36%,BP人工神经网络模型具有更高的精度,更适合用于TC4 ELI钛合金的流动应力预测。     

Cu-0.4Zr合金的动态再结晶行为及组织演变

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,对Cu-0.4Zr合金在应变速率为0.001~10 s~(-1)、变形温度为550~900℃、最大变形程度为55%条件下的流变应力行为进行探讨。分析了该合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并对其在热压缩过程中的组织演变进行观察。结果表明:热模拟试验中,应变速率和变形温度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升高而下降,随应变速率提高而增大。结合流变应力、应变速率和变形温度的相关性,计算得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)和本构方程。合金动态再结晶的显微组织强烈受到应变速率的影响。     

Cu-0.8Mg合金高温变形行为与机制

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-0.8Mg合金进行热变形试验,变形温度为500~850℃、应变速率为0.001~10 s-1,研究不同试验条件下合金流变应力的变化规律,分析合金的流变应力、应变速率和变形温度之间的关系,对合金的热加工图进行研究。结果表明:合金在热变形过程中,其流变应力曲线表现出典型的加工硬化、动态回复和再结晶特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,其流变应力和峰值应力也随之降低;合金热变形过程中的激活能为177.88 k J/mol,构建了合金的本构方程;合金在热变形过程中的最优加工参数为:变形温度为700~800℃、应变速率为0.01~0.1 s-1。     

AA5083铝合金热压缩变形行为及应变补偿本构方程（英文）

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究AA5083铝合金在应变速率0.0l～10 s~(-1)、变形温度300～500℃条件下的热压缩变形行为。结果表明:该合金在高应变速率和高变形温度下容易发生动态再结晶,并引起流变应力下降。为了预测不同变形条件下的流动特性,建立基于Arrhenius型方程和Zener-Hollomon参数的应变补偿本构方程,本构方程预测值与实验结果吻合较好,在实验范围内两者的平均相对误差仅为4.52%,说明提出的本构方程可对AA5083铝合金的热变形行为进行精确预测。     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

Cu-0.2%Zr-0.15%Y合金动态再结晶及组织演变

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,对Cu-0.2%Zr-0.15%Y合金进行高温热压缩热模拟试验,对合金在应变速率为0.001~1 s-1、变形温度为550~900℃时,试验过程中的流变应力变化、动态再结晶机制及其微观组织变化进行了研究。结果表明,试验合金流变应力受应变温度和变形速率的影响极大,动态再结晶的显微组织对温度的变化反应敏感,当变形温度降低或者应变速率升高时,其流变应力曲线随之上升。通过流变应力、应变速率和变形温度之间的联系,解出了该合金在热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)以及其本构方程。     

利用本构方程和加工图表征BFe10-1-2白铜合金的热变形行为

为了获得BFe10-1-2白铜合金的合理热变形工艺参数,通过热模拟压缩试验对该合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1023~1273K,应变速率为0.001~10s_-1。通过流变曲线分析、动力学分析及加工图对BFe10-1-2白铜合金的高温变形行为进行了表征,计算出BFe10-1-2白铜合金在热压缩变形过程中的激活能为425.299KJ/mol。通过Zener-Holloman参数以及真应变建立了BFe10-1-2白铜合金的本构方程用以描述该合金的高温流动应力。对计算的流动应力值与试验值进行了对比,结果表明：本构方程可以准确描述该合金的高温流动行为。此外,基于动态模型,建立了BFe10-1-2白铜合金的热加工图,并通过宏观及微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。     

一种新型铌合金的高温变形行为研究

利用Gleeble-3500试验机对一种新型铌合金在1000~1200℃下的热变形行为进行了热压缩模拟。结果表明:合金的流变应力大小对变形温度和应变速率非常敏感,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;合金的高温变形遵行幂函数方程,应力指数n为12.03,相应的激活能Q为577.63 k J/mol,并回归出了反映锻造热力学参数对材料成型性能影响的本构方程。     

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。