不同应变量对7A04铝合金包申格效应的影响

7A04铝合金在微小预应变量后的塑性变形过程中将产生包申格效应。对7A04铝合金采用4种不同应变量进行了轴向拉-压循环试验。结果表明:7A04铝合金在拉-压和压-拉变形下都会产生包申格效应。当预应变量小于2.5%时,预压缩变形条件下的包申格效应较预拉伸变形条件下更明显;当预应变量大于2.5%时,出现与之相反的结果 ,预应变量从1%增加到4%的过程中,包申格效应呈先增后减的趋势;当预应变超过2.5%后,包申格效应变得不太明显。     

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

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。     

合金元素对TC4钛合金动态力学性能的影响

利用分离式Hopkinson压杆装置,在应变率=2000,3000,4000s-1加载条件下,对4种TC4钛合金的等轴组织试样进行了动态压缩试验,得到了不同状态下的动态真应力-应变(σ-ε)曲线。结果表明:随着Al、V含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功都有所增加,动态力学性能有所提高;随着间隙元素含量的增加,TC4钛合金等轴组织试样的平均动态流变应力和冲击吸收功有所提高,而均匀动态塑性应变有所降低。     

预加载条件下钛合金锥形压痕代表应变的确定

为通过锥形压痕代表应变和约束因子反求钛合金的应力-应变曲线,建立了预加载条件下的压痕变形有限元模型,使用预加载压痕实验的载荷-位移曲线验证了模型的可靠性。通过有限元模型研究了Ti-6. 5Al-3. 5Mo-1. 5Zr-0. 3Si (TC11)合金力学性能与代表应变和约束因子的关系。结果表明,TC11合金硬度与强度系数比值的自然对数与预应变和代表应变之和的自然对数呈线性关系。TC11合金代表应变范围为0. 035～0. 05,对应的约束因子的变化范围为3. 08～3. 42。代表应变和约束因子的值随合金性能变化而变化,并不存在固定的值。代表应变随着压痕塑性变形区平均应变增加而增加。由本方法确定的压痕代表应变和约束因子计算的代表应力与TC11合金应力-应变曲线重合良好。     

AZ31镁合金压缩孪晶对组织及性能的影响

通过室温包套挤压,使镁合金产生不同应变量的预应变,从而获得具有不同孪晶比例的组织,并对预应变合金的拉伸及压缩性能进行了测试。结果表明:随着预应变变形量的增加,组织中的{1011}压缩孪晶的数量越来越多,材料的拉伸和压缩性能都明显提高,而且预应变样品拉伸过程中的屈服强度明显高于压缩过程中的屈服强度。这表明由于预应变的施加,在压缩过程中产生了包辛格效应,使材料在反向压缩过程中的屈服强度明显降低;另一方面,计算所得包辛格效应的能量参数(BEP)值随着应变量的增加而逐渐减小,表明随着应变量增加包辛格效应逐渐减弱。     

基于Johnson-Cook模型的TC16钛合金动态本构关系

利用Instron液压实验机和分离式Hopkinson压杆动态加载实验,在温度为298～773K、应变率为0．001～15550／s范围内得到TC16钛合金的准静态拉伸及动态压缩条件下的真应力-真应变曲线,并基于Johnson-Cook模型对其进行拟合分析。提出拟合Johnson-Cook方程的简便方法：即引入材料应力-应变曲线发展趋势项,避免对材料绝热温升的估算。结果表明：真应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;当应变速率为10^5／s及温度高于673K时,材料此时的真应力低于准静态下的真应力;获得TC16动态本构关系,能较好地预测TC16钛合金的流变应力。     

TC4钛合金高温本构关系的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对TC4钛合金进行高温热压缩试验,热模拟压缩试验变形条件:温度800～1030℃,应变速率0.001～10 s-1;变形程度60％.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度、应变速率的减小使TC4钛合金高温变形时的峰值应力显著降低.并通过对数据的回归处理,确定了合金在(α+β)相区地热变形激活能是565.96 kJ/mol,β相区是402.879 kJ/mol.研究发现峰值应力σp、稳态应力σres、峰值应变εp、稳态应变εres等与Z参数之间呈线性关系.     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

TC21钛合金动态拉伸行为的率-热效应及其本构关系研究

本文对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围（0.001-1200s-1）的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置,获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性,其初始屈服应力随应变率增加而增大,随温度升高而减小,通过引入两个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据,二者吻合良好验证了修正模型的准确性。     

TC21钛合金动态拉伸行为的率-热效应及其本构关系

对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围(0.001~1200 s~(-1))的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置,获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见,TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性,其初始屈服应力随应变率增加而增大,随温度升高而减小,通过引入2个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据,二者吻合良好,验证了修正模型的准确性。     

基于应变补偿Arrhenius模型的TC20钛合金本构方程研究

通过热压缩模拟机对TC20钛合金进行热压缩试验,对不同温度和应变速率下的试样进行加载,获得高温应力应变曲线。结果表明,在试验参数范围内,变形温度越低,应变速率越高,流动应力越高,具有明显的应变速率强化和高温软化现象;应力应变曲线呈先升高后下降趋势,发生了动态再结晶软化;基于应变补偿Arrhenius模型回归建立了TC20钛合金的高温本构方程。对比分析发现所建立的模型具有较好的预测性能,平均相对误差为12.1%。     

TC4钛合金室温滞后回弹研究

为了探明TC4钛合金室温下的滞后回弹效应,采用万能试验机进行了不同预应变和不同加载速率的滞后回弹实验;为了揭示滞后回弹变化规律的微观机理,采用OM和TEM对微观组织进行表征。结果表明:TC4钛合金经过室温塑性变形卸载后尺寸继续变化,具有明显的滞后回弹效应。随着预应变以及加载应变率的提高,滞后回弹应变(TDSS)的绝对值均呈现指数增长。组织分析表明,"流线型"光镜组织、位错塞积以及孪晶组织的演变与滞后回弹变化规律正相关。     

TC4钛合金高温变形行为及其流动应力模型

研究变形工艺参数对TC4钛合金高温变形行为的影响.热模拟压缩实验时选取的变形温度为1 093～1 303K:应变速率为0.001～10.0/s;变形程度为60%.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度升高和应变速率减小使TCA钛合金高温变形时的稳态应力和峰值应力显著降低;应变速率和变形温度会影响TC4钛合金进入稳态变形时变形程度的大小.利用多元回归分析建立TC4钛合金在高温变形时的流动应力模型,模型的计算值与实验数据的平均相对误差为6.25%,该模型较好地描述TC4钛合金在高温变形过程中的流动行为.     

深潜器载人舱用TC4 ELI钛合金半球壳的研制

通过计算机模拟技术和借鉴钢材半球壳成形工艺设计了深潜器载人舱用钛合金半球壳的整体冲压成形模具及成形工艺,并以钢材、纯钛的半球壳整体冲压预成形试验来优化工艺参数,最终成功冲压出深潜器载人舱用TC4ELI钛合金半球壳。经检测,整体冲压成形的TC4 ELI钛合金半球壳尺寸和力学性能均满足深潜器载人舱用钛合金球壳设计指标,可用于制造4 500 m深潜器载人舱。     

螺旋埋弧焊接管线管机械性能影响因素的分析

分析了卷板质量、成型应力、水压试验及包申格效应等因素对螺旋埋弧焊管机械性能的影响,提出通过调整卷板化学成分,改进轧制工艺和成型工艺,减小包申格效应的影响来提高螺旋埋弧焊管的机械性能,以满足未来输油、输气管线的要求。     

TC4钛合金锥形辊斜轧穿孔曼内斯曼效应

为达到控制TC4钛合金锥形辊斜轧穿孔过程的温升、减小穿孔阻力、降低能耗和获得理想微观组织的目的,开展了对锥形辊斜轧穿孔曼内斯曼效应的研究。对比TC4钛合金和45钢的旋转横锻试验,证实了两种材料心部均形成双向拉应力,TC4钛合金相比45钢的宽展方向拉应力大,轴向拉应力小。结合Simufact Forming有限元模拟技术,分析了压缩率与应力应变演化规律,发现当变形量约为4%～6%时,曼内斯曼效应最为明显。采用5%的顶前压下率顺利实现了TC4钛合金管的制备,有效控制了温升,获得了理想的双态组织。     

超细晶铁素体基体Q&P钢恒应力下的变形行为

采用预淬火热处理工艺得到了超细晶Q&P钢,通过力保载程序控制试验研究了试验钢在某一恒定应力作用下的组织演变和变形行为。结果表明,随着保载应力不断增大,应变量逐渐增加,应变随保载时间的延长略微增加;当加载应力低于屈服强度时,随保载时间延长,应变无变化;加载应力高于屈服强度时,变形量剧烈增加,在变形过程中应变诱导的残留奥氏体向马氏体转变;同时随着应变量不断增加,残留奥氏体的稳定性呈先降低再升高趋势。     

TC10钛合金高温变形行为和组织演变的研究

通过恒应变压缩实验研究了锻态TC10钛合金的高温变形行为和组织演变规律,变形温度为800~920℃,应变速率为0.01~10 s~(-1),变形量为60%。研究结果表明:降低变形温度、提高应变速率,流变应力会在变形初期迅速增加,而显微组织没有明显变化,当流变应力达到最大值后随着动态再结晶的发生而逐渐降低。提高变形温度、降低应变速率,能够为动态再结晶提供能量,细化组织并降低流变应力。综合分析表明:在变形温度为840~900℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1)的参数范围内进行热变形可以获得性能优良的TC10钛合金产品。     

固溶温度对TC4ELI钛合金组织和性能的影响

研究了固溶温度对TC4ELI钛合金的组织和性能的影响.结果表明,随固溶温度的升高,TC4ELI钛合金中等轴α组织的数量减少,而β转变组织的数量逐渐增加.其抗拉强度、屈服强度和断裂韧性随固溶温度的升高而上升,断面收缩率和伸长率下降,特别是断面收缩率下降幅度较大;另外抵抗裂纹扩展的能力也逐渐增强.