粉末压缩的流变学问题(一)——粉末体的流变特性

详细讨论了粉末体和致密体受力与变形的明显区别,并且研究了由此导致的粉末在压缩过程中表现的一系列流变特性。实验结果表明,粉末压缩过程所表现的应变推迟、压制蠕变、应力松弛等一系列流变特性依存于粉末的压制密度、粉末特性和变形速度。文章根据粉末体受力和变形特点提出了粉末体应变推迟、压制蠕变和应力松弛的流变机理。     

Mg-Gd-Y-Zr镁合金热压缩流变应力的研究

采用恒应变速率高温压缩模拟实验，对Mg-Gd-Y-Zr镁合金在应变速率为0．001～1．0s^-1、变形温度为150～500℃条件下的流变应力行为进行了研究，计算了变形激活能及相应的应力指数，建立了峰值流变应力方程。结果表明：在恒温条件下，合金的流变应力随应变速率的增大而增大；在恒应变速率条件下，合金的流变应力随温度的升高而降低；在350-500℃，0．001～1．s^-1的变形条件下，变形激活能和应力指数分别为2215kJ／mol和368；流变应力方程计算出的峰值应力与真实值基本吻合。     

Ti14合金半固态压缩中的应力松弛现象和变形机制的研究

利用Gleeble 1500热/力模拟机对Ti14合金进行了半固态压缩变形试验,研究了该合金在应变速率为5×10-2 s-1和5×10-1 s-1,变形温度为1273～1423 K条件下的流变应力变化规律,分析了该合金半固态下应力松弛发生的条件和原因,并讨论了温度、应变速率和变形机制之间的耦合关系.结果表明:温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,宏观应力松弛发生在固相含量区间为0.95～0.98,主要是因为液相的增加减少了晶粒间的“固相桥”作用.由于液相在变形中的渗漏,Ti14合金在1273～1423 K半固态变形的应变速率试验值远远小于Iwasaki润滑流动机制(固液混合变形机制)所需的理论值,说明在所测试的半固态区间内合金仍以固相粒子变形为主,固液混合变形为协调机制.     

Ti14合金半固态压缩中的应力松弛现象和变形机制的研究

利用Gleeble1500热/力模拟机对Ti14合金进行了半固态压缩变形试验,研究了该合金在应变速率为5×10-2s-1和5×10-1s-1,变形温度为1273~1423K条件下的流变应力变化规律,分析了该合金半固态下应力松弛发生的条件和原因,并讨论了温度、应变速率和变形机制之间的耦合关系。结果表明:温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,宏观应力松弛发生在固相含量区间为0.95~0.98,主要是因为液相的增加减少了晶粒间的"固相桥"作用。由于液相在变形中的渗漏,Ti14合金在1273~1423K半固态变形的应变速率试验值远远小于Iwasaki润滑流动机制(固液混合变形机制)所需的理论值,说明在所测试的半固态区间内合金仍以固相粒子变形为主,固液混合变形为协调机制。     

Q345B铌微合金钢的Johnson-Cook本构方程研究

采用热模拟试验机对Q345B铌微合金钢进行热压缩试验,根据试验结果,充分考虑热变形应变速率和变形温度对流变应力的影响,并在Johnson-Cook本构方程的基础上,对Q345B铌微合金钢的Johnson-Cook本构方程中的参数进行标定,方程预测表明流变应力与试验值一致,应力变化趋势相同。在此基础上建立三维有限元压缩模型,有限元模拟结果显示,计算的压缩应力应变曲线与实验测定曲线一致,表明了本构方程在有限元计算中的有效性和可行性,这可为其他模拟轧制计算提供材料的流变应力模型。     

连续矫直条件下Q235钢热变形行为的实验研究

在连续矫直过程中，铸坯温度高，坯壳处于高温、低应变和低应变速率的状态。以Q235钢为例，在Gleeble3500型热／力模拟试验机上进行了普碳钢在连续矫直工艺条件下的高温流变曲线的测定．高温蠕变、应力松弛等实验，并通过金相组织观察了该材料热变形的组织特性。实验结果表明，在实验条件下，高温流变曲线为动态再结晶型，并且蠕变及应力松弛的速度都很快。在连铸生产中充分利用这些特性．对提高连铸坯的质量以及产量都有着很重要的意义。     

GH5188合金流变行为研究

通过在Gleeble-3500型热模拟实验机上对GH5188合金进行等温热压缩实验,在变形温度为1030~1150℃、应变速率为0.01~10s-1的条件下,研究其热压缩变形的流变应力变化规律。在应力-应变结果的基础上,采用引入应变量因素的Arrhenius方程,建立了描述GH5188合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对GH5188合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。GH5188合金流变应力计算值和实验值相对误差较小,所建立的本构方程具有良好的预测能力。     

AZ61镁合金热压缩流变应力及晶粒尺寸预测

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上对AZ61镁合金进行热模拟试验,获得等温恒速单轴方向热压缩变形过程的流变应力-应变关系曲线.经过分析和计算曲线的特征值,利用线性和非线性数值回归方法建立峰值应力、峰值应变、再结晶晶粒尺寸等特征值与Zener-Hollomon参数即带温度补偿的应变速率因子Z的定量关系.流变应力的预测计算值与实测值误差在10%以内,晶粒尺寸计算值与实测值误差在5%以内.     

晶粒度对690合金热变形特性的影响

利用物理模拟实验方法对具有不同晶粒尺寸的690合金试样进行热压缩变形实验,变形温度范围为1100～1200℃,应变速率分别为0.1,1,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析,建立了包含初始晶粒度参数的本构关系模型。结果表明:晶粒尺寸增大使690合金高温变形时的流变应力增加,发生动态再结晶的临界应变增大,动态再结晶体积分数减小,根据所建立的流变应力本构模型计算出的流变应力值与实验值相近,从而完善了690合金的热变形本构方程。     

V-Nb微合金化Q420B大规格角钢高温流变应力研究

为获得大规格角钢高温变形时的流变应力,在Gleeble-3500热模拟实验机上,对V-Nb微合金化Q420B大规格角钢进行了高温单轴压缩实验,变形温度为750～1100℃,应变速率为0.1～30 s^-1。结果表明,一定实验条件下,当变形温度升高时,实验钢的高温流变应力会随之呈指数函数关系增大;当应变速率的增大时,实验钢的高温流变应力会随之呈幂函数关系增大;随着应变量的增加,实验钢的高温流变应力先增大而后逐渐达到稳定。根据高温流变应力与变形温度、应变速率以及应变的关系,构建了V-Nb微合金化实验钢的高温流变应力本构方程,计算值与实测值具有较好的拟合精度,证明了其可用于实际生产中轧制力的计算。