超塑性拉伸变形应变速率敏感性指数的试验测量及其精细分析

从理论上导出不同典型变形路径下用试验参数F(变形载荷 )、v(十字头速度 )和l(试样标距长度 )表达的应变速率 ( ε)敏感性指数m的一组公式 ,并由此建立了在一组恒 ε试验、恒v试验和定F试验曲线上测量定长度应变速率敏感性指数ml、恒速度应变速率敏感性指数mv 和定载荷应变速率敏感性指数mF 的统一方法。在同一组恒 ε(恒v或定F)曲线上测得ml、mv 和mF,而且测得的ml、mv 和mF 是不相同的 ,这说明超塑性变形具有较强的结构敏感性。但是在不同组的恒 ε、恒v和定F试验曲线上用相同的测量公式测得的ml、mv 或mF 的值也各不相同 ,便是应分析的问题 ,于是又对m值的结构敏感性作了精细分析。     

超塑拉伸变形应变速率敏感性指数的力学解析

从拉伸变形的状态方程和力学基本理论出发,导出了塑性和超塑性拉伸变形ｍξ、ｍｖ　和ｍＦ（ｍξ、ｍｖ。和Ｆ分别为恒应变ξ、恒变形速度ｖ和恒载荷Ｆ的应变速率敏感性指数）的函数表达式,而且理论计算值与典型超塑性合金ＺｎＡ１５的试验数据吻合,这便从理论上解答了“拉伸变形应变速率敏感性指数的力学涵义及其规范测量”一文从试验上提出的问题,即：为什么ｍξ、ｍｖ和ｍＦ随应变速率ξ的变化规律互不相同,甚至出现了ｍＦ会大于１,ｍｖ会是负值的反常结果。对这些问题的理论解答便进一步揭示了ｍ值的力学本质。     

超塑拉伸变形的力学解析

以作者在超塑性拉伸变形力学解析理论所做的一些工作为主,较为系统地回答了在该分支存在的一些涉及到变形规律力学本质的疑问,重点介绍应变速率敏感性指数m值和应变硬化指数n值的测量方法,并结合典型变形路径,精细分析了变形路径对n值和m值的影响,对变参数超塑拉伸变形本构方程进行介绍,最后是作者关于超塑性研究中值得注意的一些问题的意见。     

基于椭球曲面的超塑自由胀形力学解析

超塑自由胀形的真实轮廓为轴对称旋转曲面,球面假设条件下的力学解析不能真实反映实际胀形过程。基于超塑自由胀形轮廓型面为椭球曲面这一试验基础,从连续介质塑性力学的基本理论出发,结合几何方程、力学平衡方程及Hill各向异性材料的增量理论,对超塑自由胀形过程进行力学解析,提出超塑自由胀形对壁厚均匀性的自我调节作用。给出超塑自由胀形过程中不同位置的经向应力及环向应力,并进一步得出应力场、应变速率场及应变场分布。由广义速率敏感性指数的定义式,给出m值的解析式,并得到超塑自由胀形的最佳加载路径。超塑自由胀形椭球曲面假设得到试验验证,椭圆函数拟合度高达0.996以上。     

5083铝合金在400℃的超塑性变形行为和硬化特征

为研究5083铝合金在500℃以下的超塑性,在400℃进行了恒应变速率拉伸试验,获得了应变硬化指数n及应变速率敏感性指数m,分析了应变速率.ε对伸长率δ,n和m值的影响。结果表明:在400℃时5083铝合金可获得的最大伸长率为278%,对应的.ε=0.000 26 s-1,n=0.122,m=0.274;n随应变速率增大而减小,δ和m随应变速率增大先增大后减小,其中δ受应变速率影响显著。     

Zn-2.5A1合金超塑变形的实验研究

用恒载荷蠕变法研究了Zn-2.5Al合金的超塑变形特性,测定了Zn-2.5Al合金的应变速率敏感指数m值和超塑变形激活能Q值。     

Zn-2.5Al合金超塑变形的实验研究

用恒载荷蠕变法研究了Zn-2.5Al合金的超塑变形特性,测定了Zn-2.5Al合金的应变速率敏感指数m值和超塑变形激活能Q值.     

40Cr钢低温超塑性的研究

研究了40Cr钢的低温超塑性。结果表明:经3次840℃×40 min水淬+650℃×2h回火的超塑性预处理后,40Cr钢的组织为回火索氏体,晶粒尺寸为5-10μm,在温度为650℃、初始应变速率为3.16×10-4 s-1的拉伸变形条件下,流变应力为:108.1 MPa,断后伸长率为254％,应变速率敏感性指数m值为0.221,超塑变形的主要机制可描述为原子扩散控制的晶界滑动。     

水淬调质态40Cr钢超塑性的研究

研究了 40Cr钢经水冷淬火和高温回火后的超塑性。结果表明 :40Cr钢的晶粒尺寸为 1 0～ 1 5 μm ,在温度为 75 0℃、初始应变速率为 1 0×1 0 - 3s- 1 的拉伸变形条件下 ,超塑伸长率为 30 4 % ,流变应力为 63 0MPa ,应变速率敏感性指数m值为 0 2 2 7,超塑性变形的机制可描述为原子扩散控制的晶界滑动。     

Zn-2．5A1合金超塑变形的实验研究

用恒栽荷蠕变法研究了zn-2．5A1合金的超塑变形特性，测定了zn92．5A1合金的应变速率敏感指数m值和超塑变形激活能Q值。     

H13钢超塑成形性能研究

对 H13钢的超塑性能进行了试验研究 ,得出了变形温度和应变速率对 H13钢超塑性能的影响规律。结果表明 :H13钢经 10 0 0℃三次循环淬火后 ,晶粒度可达 13级 ;在温度为 840℃ ,应变速率为 1.6× 10 - 4 s- 1的条件下拉伸 ,其最大延伸率为 185 % ,流变应力为 31MPa,m值为 0 .2 6。本研究为 H13钢的超塑性成形工艺提供了最佳工艺参数。     

铸态铝黄铜的超塑性

本文 研究了未经任何预处理的大晶粒铸态铝黄铜（ZHA166-6-3-2）的超塑性,结果表明：在变形温度为520～585℃,初始应变速率为2.6×10-4～6.6×10-3s-1范围内,超塑拉伸的伸长率可达到120%以上,最佳应变速率为2.6×10-3s-1,变形温度为575℃,最大伸长率为230%,应变速率敏感性指数为0.32,金相组织分析表明：超薄变形主要发生在大晶粒内部,超塑变形促进亚晶的形成和动态再结晶的进行。     

Material characterization of Inconel 718 from free bulging test at high temperature

Macroscopic superplastic behavior of metallic or non metallic materials is usually represented by the strain-rate sensitivity, and it can be determined by tensile tests in uniaxial stress state and bulging tests in multi axial stress state, which is the actual hot forming process. And macroscopic behavior of Non-SPF grade materials could be described in a similar way as that of superplastic materials, including strain hardening, cavity and so on. In this study, the material characterization of non-SPF grade Inconel 718 has been carried out to determine the material parameters for flow stress throughout free bulging test under constant temperature. The measured height of bulged plate during the test was used for estimation of strain-rate sensitivity, strain-hardening index and cavity volume fraction with the help of numerical analysis. The bulged height obtained from the simulation showed good agreement with the experimental findings. The effects of strain-hardening and cavity volume fraction factor for flow stress were also compared.     

Rigid viscoplastic finite element analysis of the gas-pressure constrained bulging of superplastic circular sheets into cone disk shape dies

This paper describes the development of a rigid viscoplastic finite element formulation for analysing the gas-pressure constrained bulging processes of superplastic circular sheets in cone disk shape dies. In this formulation, the effects of strain hardening and strain-rate sensitivity of materials are included, and the boundary friction condition is introduced into the formulation in the form of friction functional. The finiteelement model based on the membrane theory is developed, and then applied to simulate superplastic constrained bulging processes. The solutions by the rigid viscoplastic finite element method are compared with existing experimental data. The influences of the geometrical parameters of the dies, the friction factor in the friction functional, the strain hardening and the strain-rate sensitivity on the inhomogeneity of thickness distribution are studied in detail.     

新的等通道转角挤压工艺路径研究

等通道转角挤压(ECAP)是目前制备块状超细晶粒材料最具工业前景的工艺之一,研究ECAP变形机理从而优化工艺参数具有十分重要的意义。自主研究了一种不同于现有的挤压路径。通过塑性成形软件DEFORM-3D对Bc路径和45路径挤压过程进行模拟比较,分析了两种路径挤压过程中等效应变值及等效应力随挤压道次的变化规律。用两种路径分别对试样挤压8和16道次后,45路径产生的等效应变值均略高于Bc路径;8道次过后,45路径形成的等效应变值分布范围也比Bc路径更集中;但16道次过后,Bc路径形成的等效应变值分布范围比45路径集中。随着挤压道次的增加,两种路径形成的等效应变值的上升趋势基本一致,等效应力基本保持不变。研究表明:45路径具有细化能力强,变形剧烈和变形均匀等优点,是一种有效的新的ECAP挤压路径。     

Numerical analysis of superplastic bulging for cavity-sensitive materials

A simulation of the thinning development until fracture for superplastic material bulging deformation under hydrostatic pressure is realized by the rigid-viscoplastic finite-element method by introducing a model of cavity growth. The deformation and the failure are considered as a combination and interaction process between the inhomogeneous geometric thinning development and the internal cavity evolution, which are controlled by the strain-rate sensitivity and the cavity growth-rate of the material.     

在电场下的超塑变形

介绍在强电场下进行的超塑性拉伸实验，揭示了外加强电场及超塑变形条件对超塑性的影响。实验结果表明，电场降低了材料流动应力和应变硬化指数，提高了拉伸延伸率和应变速率敏感性指数，同时电场使空洞化速率减慢。还介绍了硬铝ＬＹ１２ＣＺ在强电场下超塑变形时的合理工艺参数。     

高温超塑胀形实验装置

超塑变形具有很强的结构敏感性，其变形规律与应力状态和变形路径有关，因此在处理二维胀形问题时，不能直接引用一维拉伸的实验数据，胀形实验装置便成为理论研究和制定工艺方案的重要手段。设计了高温超塑胀形实验装置，并针对实验装置进行了程序设计。该实验装置具有氩气净化、炉外加热、温度和压力闭环控制，能同时施加正压、背压并按设定的恒压、恒极点胀形速度和应变速率进行实验，同时可以无接触地记录胀形件极点高度与时间的关系，并观察其形貌变化过程。