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。     

Ti55531合金热压缩模拟研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上,当应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为700~900℃时,采用高温压缩试验对Ti-55531钛合金热压缩变形中流变应力行为进行研究。研究结果表明,两相区变形时,曲线呈动态再结晶型,单相区变形时,曲线呈动态回复型。流变应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。采用双曲正弦模型确定该合金的变形激活能,两相区变形激活能为407.75 k J·mol-1,单相区变形的形变激活能为157.97 k J·mol-1,建立了两相区和单相区变形的本构方程。误差分析表明,流动应力计算值与试验值之间的相对误差小于10%,所建立的本构关系能比较精确地描述Ti-55531钛合金热加工过程中的流动行为。     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象，在变形温度920，950，980，1010 ℃及应变速率0.01，0.1，1，10 s-1的条件下进行热变形试验，研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征，流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的提高而增大；高温变形后扩散连接界面消失，随变形温度的增加，等轴α相的体积分数减少，同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现，且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低；当变形温度达到1010 ℃时，出现马氏体α′相；以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础，建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图，确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃，变形速率为0.01~0.1 s-1。     

Ti600合金的高温本构方程

采用热模拟压缩试验研究了Ti600合金在变形温度为800～1100℃、应变速率为0.001～10s-1范围内应力-应变曲线的变化规律。研究结果表明:Ti600高温钛合金热变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;随着应变的增大,合金的真应力-真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值,然后渐渐出现流变“软化”现象。以经典的双曲正弦形式的模型为基础建立了Ti600合金热变形的本构方程,同时也通过对数据回归处理确定了合金不同温度下的应力指数n、应变激活能Q等数值。     

Ti600合金的高温本构方程

采用热模拟压缩试验研究了Ti600合金在变形温度为800～1100℃、应变速率为0．001～10s^-1范围内应力一应变曲线的变化规律。研究结果表明：Ti600高温钛合金热变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小；随着应变的增大，合金的真应力一真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值，然后渐渐出现流变“软化”现象。以经典的双曲正弦形式的模型为基础建立了Ti600合金热变形的本构方程，同时也通过对数据回归处理确定了合金不同温度下的应力指数n、应变激活能Q等数值。     

Hot Deformation Behavior of TB8 Alloy near the β-Transus

通过热模拟压缩试验,对TB8钛合金β相变点附近的高温变形行为进行了研究.热模拟压缩试验的变形温度为650～900℃,应变速率为0.01～10 s-1.通过试验分别得到了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)的流变应力曲线,并分别研究了流变应力与变形温度、应变速率和微观组织演化的关系.在10 s-1的高应变速率下,真应力-真应变曲线在850和900℃出现了双峰,这一现象未见报道.通过本构关系推导,得到了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)的表观激活能分别为233.0151和197.8987 kJ/mol.另外,建立了TB8钛合金双相区(α+β)和单相区(β)相应的流变应力本构方程.     

挤压态阻燃钛合金高温变形行为及机理

通过等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究一种挤压态组织的阻燃钛合金在变形温度900~1150℃,应变速率0.001~1 s~(-1)条件下的高温流变应力和组织演变,基于热压试验数据计算变形激活能。结果表明:此种阻燃钛合金流变应力-应变曲线具有应力峰值和流动软化特征,高温变形是扩散控制的过程,软化机制以动态回复为主,但在应变速率较高时会发生局部连续再结晶,而在应变速率较低时晶界运动比较明显。     

基于加工图的新型钛合金斜轧穿孔温度预测

采用GLeeble-3500热模拟机对新型海洋用钛合金Ti80进行压缩试验,研究了该合金流动应力在不同变形参数下的变化,并建立了高温本构方程和热加工图。由加工图中优化出的高功率耗散安全区,初步判断斜轧穿孔法制备Ti80合金无缝管坯时的棒料初始温度；并由有限元模拟及物理实验予以验证。结果表明：在同一应变速率下,Ti80合金流动应力对温度的敏感程度不同,在两相区变形,流变应力会随温度的降低而急剧增大；在单相区变形,流动应力则相差不大。建立的应变补偿型Arrhenius双曲正弦函数,经验证能够准确预测流动应力的变化。所绘热加工图明确指出了Ti80合金热塑性成型时两个优化的工艺窗口：一是在两相区低应变速率,即925-975℃/0.01-0.1s_-1附近；二是在单相区中等应变率,即1050-1100℃/0.1-1s_-1附近。进一步对棒料初始温度在950、1050和1100℃条件下的斜轧穿孔过程进行三维热力耦合有限元模拟,发现950℃穿孔时顶头轴向力会激增为单相区穿孔时的5-6倍,从而导致扎卡；而单相区穿孔均能顺利进行。为降低能耗,最终确定棒料初始温度1050℃为最优穿孔温度,并且在狄舍尔斜轧穿孔机上一火次成功试制出Ti80合金无缝管坯。     

热压烧结钛合金复合材料的热机械加工行为研究

采用低能球磨和热压烧结工艺制备了Ti B_w/Ti60复合材料,在Gleeble 3500热模拟试验机上进行了热机械加工变形试验,绘制了流变应力-应变曲线,建立了压缩本构方程,表征了不同压缩变形工艺参数的复合材料的显微组织。结果表明,Ti B_w/Ti60复合材料相变点为1 050~1 075℃;在压缩变形温度为950、1 000、1 050和1 100℃时,Ti B_w/Ti60复合材料的高温压缩应力-应变曲线中均无流变失稳现象,随着压缩变形温度的升高和应变速率的减小,稳态流变应力和峰值流变应力不断降低。     

新型Ti-V-Mo系钛合金热变形行为及热加工图研究

通过高温热压缩试验研究Ti-555钛合金热变形过程中变形温度、应变速率对流变应力的影响,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出Ti-555本构方程,并依据动态材料模型建立了ε=0.6时的热加工图。结果表明,Ti-555钛合金流变应力对应变速率和变形温度较为敏感,热变形时随变形温度的升高或应变速率的降低,流变应力下降。根据热加工图确定了2个热加工安全区参数为:(1)变形温度为850～950℃、应变速率为0.6～10 s-1;(2)变形温度为950～1150℃、应变速率为0.36～0.9 s-1。     

铸态AZ80镁合金高温热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上对铸态AZ80镁合金在应变速率为0.005s-1~5s-1、变形温度为200℃~400℃条件下的高温热压缩变形行为进行了研究。结果表明,材料真应力-真应变曲线呈现动态再结晶特征。在温度T≥250℃,试样流变应力行为对应变速率敏感;在低温下T=200℃,应变速率对流变应力影响不大。高温下试样流变应力符合幂指数函数关系,应力指数n为6,热变形激活能Q为220kJ/mol。在高应变速率条件下,试样在变形中的温升是应变量的函数。实验中,Zener-Hollomon参数值大的试样温升明显,而Zener-Hollomon值小的试样变形温度基本保持不变。     

Ti53311S钛合金热变形的组织和机制分析

用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti53311S钛合金在温度为880～1080℃,应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行高温压缩变形行为的研究.测试了其真应力.真应变曲线,采用双曲正弦本构方程计算出激活能,双相区为641 kJ/mol,β相区为244 kJ/mol.观察了变形后的显微组织,并分析了其变形机制.结果表明:该合金对温度和应变速率敏感,不同变形条件下应力值变化很大;应变速率敏感指数(m)随温度升高而降低,而变形激活能(Q)随温度升高而增大.合金的变形机制在双相区为晶界滑移和晶粒球化,在β单相区为动态回复.     

AZ80镁合金塑性变形行为及等温挤压过程仿真

在温度为400℃～450℃、应变速率为0.01s-1～50s-1变形条件下,研究了AZ80镁合金的塑性变形行为,讨论了变形温度及应变速率对该合金热变形行为的影响,分析了该合金管材等温挤压的有限元模拟。研究发现,AZ80镁合金晶粒大小随温度的升高而增大,随应变速率的升高而减小;在高温变形时,发生连续动态再结晶,再结晶组织相对较均匀;通过调整挤压速度2mm/s～1mm/s,使该合金挤压出口温度维持在400℃～430℃较小范围内波动,从而保证制品的组织性能和尺寸精度的稳定。     

AZ80镁合金热变形流变应力研究

在应变速率为0.001s-1～10s-1,变形温度为200℃～400℃条件下,在Gleeble-3800热模拟机上对AZ80合金的流变应力进行了研究。结果表明,AZ80合金的流变应力强烈地受变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,其峰值流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于300℃时,其峰值流变应力呈现指数关系。在该文实验条件下,AZ80合金热变形应力指数n=8.43,热变形激活能Q=165.83kJ/mol。     

MoNb合金热变形行为及本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对MoNb合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,计算其热变形激活能。结果表明:变形温度和应变速率对流动应力具有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。误差分析表明,采用多元线性回归法建立的MoNb合金本构关系模型具有较高的精度,该模型的预测值误差小于10%的数据点占总数的92.86%,相关系数和平均相对误差分别为0.976和4.08%,能较为准确的预测合金的高温流动应力。     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

GH3128合金的高温流变行为与组织演变规律

通过对GH3128合金进行热模拟压缩试验,研究了该合金在变形温度950~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1及应变量30%~70%条件下的流变特征。通过绘制合金流变应力曲线,并基于Arrhenius模型建立了GH3128合金的本构方程。在此基础上,获取了变形量30%~65%的材料加工图,并结合GH3128合金完全再结晶条件图,明确了合金在高温变形过程中组织演变同塑性变形参数之间关系。此外,通过对碳化物的金相分析,探明了合金在热变形过程中碳化物的演变规律。结果表明:GH3128合金热加工激活能约为305 kJ/mol,合理的加工区域为:变形温度1050~1100 ℃,应变速率0.1 s^-1左右。此时合金内碳化物基本回溶,组织再结晶充分,晶粒尺寸可控制在10 μm以下。     

一种新型亚稳β钛合金热变形的本构模型(英文)

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度1023～1123K、应变速率63～0.001s-1下的等温热压缩流动应力曲线特征,构建能够完整描述该合金流动应力与应变、应变速率、变形温度之间关系的本构模型。在此过程中,通过基于统一黏塑形理论改进双曲正弦函数,构建合金在高应变速率(≥1s-1)下发生动态回复(DRV)的模型;通过对标准的Avrami方程进行简化,表征了Ti2448在低应变率(1s-1)下发生的动态再结晶(DRX)软化机制。最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定模型中的相关参数。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合得较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

基于逐步回归法的TB6钛合金本构关系研究

在变形温度为800～1150℃、应变速率为0.001～10 S-1时,采用THERMECMASTER-Z型热模拟试验机对TB6钛合金进行热压缩试验.通过真应力-真应变曲线,分析了流动应力随变形热力参数的变化规律,运用逐步回归法合理选择了影响流动应力的"最优"自变量子集,构建出铸态TB6钛合金的本构关系.误差分析表明,该本构方程有较好的精度,可以为TB6热加工工艺设计提供理论指导,且所建立的模型形式简单.     

2A12硬铝合金热拉伸流变行为及本构建模

在变形温度350~500℃、应变速率0.01~1 s~(-1)条件下,利用Gleeble-3500热模拟实验机对2A12硬铝合金板进行热拉伸实验。结果表明:峰值应力随温度升高而减小,随应变速率提高而增大;随着应变速率减小,断裂总伸长率升高,而均匀伸长率降低;应变速率较低时,其断裂总伸长率在350~450℃时较高,升高到500℃时迅速降低,均匀伸长率则对温度变化不敏感;应变速率较高时,试样断裂总伸长率对温度变化不敏感,均匀伸长率随温度升高而降低。根据实验结果,采用Z参数建立的流变应力本构模型,能较好地描述2A12铝合金板材热拉伸变形下的流变行为。