石墨烯增强铝基复合材料的热变形本构方程研究

采用热模拟实验机对石墨烯增强7075铝合金复合材料进行高温热压缩实验,变形温度为300～450℃、应变速率为0.001～1 s^-1,分析其在不同应变速率及温度条件下的高温流变应力特征,并以实验数据为基础,通过函数拟合确定包含应变、应变速率和温度等变形参数的双曲正弦本构方程。研究结果表明：铝基复合材料热压缩变形时流变应力随应变增加迅速增大,达到峰值应力后略有下降且出现锯齿状波动;给出的双曲正弦本构方程可以较好地描述流变应力与应变、应变速率及温度之间的关系,计算值与实验值吻合良好。     

挤压态ZK60镁合金棒材的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机对挤压态ZK60镁合金棒材进行热压缩实验,为ZK60镁合金热压缩变形时合理选择参数范围提供理论指导。分析应变速率、变形温度和流变应力之间的关系;构建ZK60镁合金流变应力本构方程;采用金相显微镜观察微观组织演化规律。结果表明:峰值应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大,且真应力-真应变曲线中表现出动态再结晶的特征;在给定参数下,通过本构方程计算得到ZK60镁合金的变形激活能Q为128.91kJ/mol,应力指数n为4.8519;降低变形温度、提高应变速率有助于减小再结晶晶粒的平均尺寸。     

碳化硅颗粒增强6168铝基复合材料热变形本构关系

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究碳化硅颗粒增强6168铝基复合材料(SiCp/6168Al)在变形温度为340~540 ℃、应变速率为0.001~10 s-1、真应变为0.7的条件下的热变形行为。结果表明:应变速率和变形温度对流变应力有明显的影响,在应变速率相同的条件下,流变应力随变形温度的升高而降低,相同的变形温度下,随应变速率的增加,流变应力也随之升高。采用双曲正弦模型求解SiCp/6168Al复合材料在不同真应变ε下的材料常数,并使用5次指数函数拟合出n、lnA、α和Q与真应变ε的关系式,建立流变应力σ与真应变ε的本构方程。利用该方程可以计算任意变形条件下的流变应力,该模型能较好地反映该复合材料的实际热变形行为。       

Al-Mg-Si合金热压缩变形的流变应力方程

为了给制定和优化热加工工艺参数提供理论依据,采用Gleeble-1500热模拟机研究了含锆Al-Mg-Si合金在变形温度为653~803 K、变形速率为0.01~10s^-1条件下的热压缩变形的流变应力行为,并通过回归法建立材料变形的流变应力数学模型.结果表明：该合金为正应变速率敏感材料,真应力-真应变曲线存在明显的稳态流变特征;流变应力随着变形速率的增加以及变形温度的降低而增加;在较低变形温度条件下,真应力〖CDF*3〗真应变曲线为动态回复曲线;在较高变形温度条件下真应力-真应变曲线为动态再结晶曲线.该合金流变应力σ可用包含Arrhenius项的Zener Hollomon参数的函数来描述,式中A、α和n的值分别为1.89×10¹⁰s^-1、0.024MPa^-1和7.46,热变形激活能Q为166.85kJ/mol.     

AZ81E镁合金的高温流变应力模型及热加工图研究

在应变速率为0．003—3．0s^-1、温度为340～430℃的变形条件下,采用Gleeble-1500热模拟机对AZ81E镁合金进行高温热压缩变形特性研究。结果表明：流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小,峰值应力随温度的降低和应变速率的升高向应变较大处转移,进入稳态阶段的临界应变明显增大。结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数,构建AZ81E镁合金的高温流变应力模型,其平均变形激活能为166．15kJ／mol。根据材料动态模型,计算并分析AZ81E镁合金的热加工图。利用热加工图确定热变形的流变失稳区,获得试验参数范围内的热变形过程最佳工艺参数：热加工温度范围为380～420℃,应变速率范围为0．01～0．03S^-1.     

基于45钢热变形中动态再结晶行为的本构模型

金属材料塑性变形应变积累量达到某一临界值后诱发的动态再结晶会降低流变应力,金属材料的再结晶临界条件及其动力学与形变条件密切相关。基于45钢形变温度在450~850℃,应变速率在0.1~30 s-1范围内的热模拟压缩试验数据,采用Poliak-Jonas法研究再结晶临界应变(εc)与形变条件参数Z之间的关系,以εc为应力应变曲线上的分界点,分别基于E-M方程和再结晶动力学,构建有、无动态再结晶发生时45钢变形的本构模型。结果表明模型预测值与试验结果吻合良好。     

TC11钛合金的高温变形力学行为

在G leeble-1500热模拟试验机上对TC11钛合金在温度为760~960℃,应变速率为0.001~5.0s-1,变形程度为50%条件下的高温流变应力变化规律进行了研究.在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上,依据Arrhenius方程对实验数据进行回归,得到了TC11钛合金的本构关系模型,为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算模型.     

Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形行为研究

针对高功率柴油发动机活塞在高温下变形和烧蚀严重,导致活塞早期失效,使用寿命不能满足设计要求的问题,文中采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和热模拟实验机等实验仪器,研究了在不同热压缩变形参数下,Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金显微组织以及流变应力的变化规律,利用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形流变应力行为。研究结果表明:该合金在高温压缩变形过程中存在动态回复和动态再结晶现象,流变应力值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减少;在高温低应变速率下,组织形貌由于动态再结晶而形成完整的亚晶结构;该合金的热变形激活能Q=294.08 kJ·mol~(-1),建立了Al-Si-Cu-Mg-Ni活塞合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。     

GH4169合金热轧过程流变应力模型

以GH4169合金应变温度在950~1 100℃,应变速率在0.1~100.0 s-1范围的应力-应变曲线为研究对象,基于Arrhenius方程和Zener-Hollomom参数构建合金的流变应力模型,采用此模型对GH4169合金在等温等速压缩过程中变形温度、变形速率、变形程度与流变应力的关系进行数值仿真分析。结果表明,除流变失稳区域(950℃和100.0 s-1)的曲线外,在其他应变速率和温度范围,模拟所得应力-应变曲线与实测曲线取得较高的拟合精度,能较好地反映GH4169合金在不同热力学参数下的变形特征。本文构建的流变应力模型适用于合金热轧过程的基于有限元法的数值仿真分析。     

温度和应变速率对ZK60镁合金压缩变形行为的影响

在应变量为0.6（ε=0.6）、不同温度（523~723 K）和应变速率（0.001~10 s-1）条件下,利用Gleeble-1500D热模拟试验机,对铸态ZK60镁合金进行热压缩变形行为的研究,分析变形温度和应变速率对ZK60镁合金压缩变形行为的影响规律,即在相同应变速率条件下,随着变形温度的升高,合金的峰值应力降低。在相同温度条件下,随着应变速率的增大,合金的流变应力增大。计算其应变速率敏感指数m值为0.14和表观激活能Q值为226~254 kJ/mol。研究表明,在温度为573~673 K、应变速率为0.001~0.1 s-1时,合金发生动态再结晶。     

Hot deformation behaviors and flow stress model of GCr15 bearing steel

The hot deformation behaviors of GCr15 bearing steel were investigated by isothermal compression tests, performed on a Gleeble-3800 thermal-mechanical simulator at temperatures between 950℃ and 1150℃ and strain rates between 0.1 and 10 s^-1. The peak stress and peak strain as functions of processing parameters were obtained. The dependence of peak stress on strain rate and temperature obeys a hyperbolic sine equation with a Zener-Hollomon parameter. By regression analysis, in the temperature range of 950-1 150℃ and strain rate range of 0.1-10 s^-1, the mean activation energy and the stress exponent were determined to be 351kJ/mol and 4.728, respectively. Meanwhile, models of flow stress and dynamic recrystallization （DRX） grain size were also established. The model predictions show good agreement with experimental results.     

Constitutive Modeling and Dynamic Recrystallization Mechanisms of an Ultralow-carbon Microalloyed Steel During Hot Compression Tests

The hot deformation behavior of an ultralow-carbon microalloyed steel was investigated using an MMS-200 thermal simulation test machine in a temperature range of 1 073-1 373 K and strain rate range of 0.01-10 s~(-1).The results show that the flow stress decreases with increasing deformation temperature or decreasing strain rate.The strain-compensated constitutive model based on the Arrhenius equation for this steel was established using the true stress-strain data obtained from a hot compression test.Furthermore,a new constitutive model based on the Z-parameter was proposed for this steel.The predictive ability of two constitutive models was compared with statistical measures.The results indicate the new constitutive model based on the Z-parameter can more accurately predict the flow stress of an ultralow-carbon microalloyed steel during hot deformation.The dynamic recrystallization (DRX) nucleation mechanism at different deformation temperatures was observed and analyzed by transmission electron microscopy (TEM),and strain-induced grain boundary migration was observed at 1 373 K/0.01 s~(-1).     

Hot deformation behavior and flow stress model of F40MnV steel

Single hit compression tests were performed at 1 223-1 473 K and strain rate of 0.1-10 s-1 to study hot deformation behavior and flow stress model of F40MnV steel. The dependence of the peak stress, initial stress, saturation stress, steady state stress and peak stain on Zener-Hollomon parameter were obtained. The mathematical models of dynamic recrystallization fraction and grain size were also obtained. Based on the tested data, the flow stress model of F40MnV steel was established in dynamic recovery region and dynamic recrystallization region, respectively. The results show that the activation energy for dynamic recrystallization is 278.6 kJ/mol by regression analysis. The flow stress model of F40MnV steel is proved to approximate the tested data and suitable for numerical simulation of hot forging.     

Hot deformation behavior of Super304H austenitic heat resistant steel

The hot compression tests of Super304H austenitic heat resistant steel were carried out at 800-1200℃and 0.005-5 s~(-1) using a Gleeble 3500 thermal-mechanical simulator,and its deformation behavior was analyzed.The results show that the flow stress of Super304H steel decreases with the decrease of strain rate and the increase of deformation temperature;the hot deformation activation energy of the steel is 485 kJ/mol.The hot deformation equation and the relationship between the peak stress and the deforma...     

含稀土的23Cr型双相不锈钢的高温变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在950-1200℃,应变速率为0.1-10s-1条件下进行了含稀土的23Cr型双相不锈钢的热压缩变形,获得了流变曲线,建立了热变形方程,分析了变形组织。结果表明：在流变曲线上既存在峰值应力也有稳态应力;在高温低应变速率条件下,峰值应变减小。上述变形条件下,试验钢的热变形激活能Q=436kJ/mol,表观应力指数n=3.91,热变形方程为：ε=2.41×1016[sinh（0.012σs）]3.91exp （-436000/RT）。奥氏体的动态再结晶在试验钢的动态软化机制中起主导作用且随着温度的升高和应变速率的降低越来越充分;而大应变下,铁素体的软化主要表现为较充分的动态回复。稀土元素影响了热变形时两相中Mo元素的再分配是稀土改善双相不锈钢高温塑性的重要原因之一。稀土使Mo在铁素体中浓度较低温度下降低,高温下升高;而奥氏体相中,使得Mo浓度在较低温度下升高而高温下降低。     

考虑剪切毛刺影响的高强钢冲压边部破裂缺陷数值分析方法

基于冲压边部受拉时与单拉一致的应力应变状态,设计了改进的单拉实验,研究了剪切毛刺对高强钢板边部变形能力的影响规律。实验表明:随着毛刺高度增大板材边部变形能力呈下降趋势,解释了冲压边部在变形没有达到正常最大变形能力就发生破裂的原因。提出了改进的冲压边部破裂数值分析方法,从而解决了传统方法不能准确预示边部破裂的问题,并开发了专用数值分析软件,通过对某汽车排气管支架翻边工序进行分析,证明了该方法可行且有效。     

超高强钢热冲压硬化机理

以22MnB5钢为研究对象,分析了超高强钢热冲压成形过程中相变硬化机理。根据热模拟试验结果建立了加热过程奥氏体晶粒尺寸计算模型和变形抗力模型。采用有限元法对材料热冲压同时淬火冷却过程的温度场进行了分析,采用相变动力学模型分析了热成形过程中发生的相变,以及显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:形成均匀细小板条马氏体组织的最佳工艺为900～950℃加热5min,超过30℃/s快速淬火并保压8s左右。     

37Mn5钢热变形行为与流变应力模型研究

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究37Mn5钢在变形温度为800～1150℃、变形速率为0．1～10s^-1条件下的热压缩变形行为。采用应变硬化率-应力曲线图较精确地获得峰值应力,并用双曲正弦方程描述37Mn5钢热压缩变形过程中的峰值应力与Zener—Hollomon参数的关系。回归分析得到方程中变形激活能及各材料常数的值,获得37Mn5钢在高温条件下的流变应力本构方程。结果表明,采用该本构方程计算出的流变应力值与实验所得应力值非常接近。     

大型曲轴用钢热成形材料模型的研究

通过对大型曲轴用钢35CrMo钢的热力模拟试验和数据处理, 研究了变形温度、应变速率等参量对35CrMo钢应力、应变关系和再结晶特征的影响.建立了该钢热成形的材料模型,给有限元数值模拟该钢热成形过程提供了基本数据,也为热成形力能参数和加热温度的合理确定提供了科学依据.     

316LN热变形行为及动态再结晶晶粒的演变规律

采用热压缩试验研究了316LN不锈钢在温度1250℃-900℃,应变速率0．005s^-1～0．5s^-1,变形程度50％条件下的变形行为和组织演变;分析了变形参数对应力-应变曲线的影响规律,计算获得了该钢热变形应力指数和激活能;并通过动态再结晶晶粒演变规律的研究,建立了该钢热变形动态再结晶图,以及动态再结晶晶粒演变规律模型。研究结果可为316LN不锈钢锻造过程晶粒细匀化的控制提供科学的依据。