EA4T钢热变形行为及组织演变规律研究

通过Gleeble-3200热模拟机对EA4T钢进行热压缩实验,研究了应变速率为0.01~10 s~(-1),变形温度为950~1150℃条件下,EA4T钢的热变形行为和组织演变。分析其流变曲线发现,EA4T钢的峰值应力随着温度增大而减小,随着应变速率增大而增大,得到该材料在高的温度和低的应变速率条件下容易发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦方程建立了EA4T钢的热变形本构方程;运用数值计算方法,确定了EA4T钢的峰值激活能和稳态激活能分别为385.4和395.4 kJ·mol~(-1);观察温度以及应变速率对试验钢组织演变的影响发现,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加而增大,随着应变速率的增加而减小;通过测量晶粒度,获得动态再结晶晶粒尺寸和Z参数的关系式。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

选区激光熔化GH3536高温合金高温本构模型北大核心CSCD

为研究选区激光熔化高温合金在高温下的塑性变形行为,对选区激光熔化制备的热等静压态GH3536高温合金进行热模拟压缩试验,获得了不同变形条件(变形温度为900、950、1000和1050℃;应变速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1))下的高温真应力-真应变曲线,研究了该材料在高温条件下的载荷响应规律,并建立了基于Arrhenius方程的材料高温本构模型。研究发现,峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着变形温度的升高而降低,最大峰值应力为592.8 MPa。基于Arrhenius方程建立了HIP状态下GH3536高温合金的高温本构方程,其预测精度的平均相对误差(AARE)为9.42%。通过组织观察发现,在高温变形过程中合金的组织被拉长,材料中有明显发生动态再结晶的迹象。     

35MnB钢高温变形行为及本构方程

为了合理制定35MnB钢制件热成形工艺参数,在790~1190℃温度范围内,应变速率为0.01~10 s~(-1)及总压缩变形量(真实应变)为0.6的试验条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对35MnB钢进行热压缩变形试验,研究其高温变形行为。结果表明:流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大。同一应变速率下,随着变形温度的升高应力峰值向左移动,应力-应变曲线整体下移;同一变形温度下,应变速率越大,应力峰值越高,相应的应变量也越大。采用含有变形温度(T)和变形激活能(Q)的Arrhenius equation方程的双曲正弦模型,构建了35MnB钢在高温下流变应力与应变速率的本构方程。并验证了所构建本构方程的准确性,计算结果显示预测应力峰值与试验应力峰值吻合较好。通过采用本文所构建的35MnB钢本构方程对大型液压装载机锻造摇臂成形过程进行模拟,结果证明本文所构建的本构方程可以应用于35MnB钢制件高温成形模拟过程,并为实际生产做指导。     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

GGG70L球墨铸铁的高温变形行为及其本构模型建立北大核心CSCD

为了准确获取GGG70L球墨铸铁的本构模型,实现激光表面淬火过程的数值模拟和热处理变形分析,在800~1100℃变形温度下分别进行了变形速率为0.01、0.1、1和10 s^(-1)的热模拟实验,研究了GGG70L球墨铸铁的变形行为,并基于J-C优化模型及应变补偿型的Arrhenius模型分别建立了GGG70L球墨铸铁的本构模型。结果表明:GGG70L球墨铸铁的软化作用与温度和应变速率呈负相关关系;加工硬化作用与温度呈负相关关系,而与应变速率呈正相关关系。基于应变补偿型的Arrhenius模型的拟合效果较好,平均相对误差仅为5.11%,能够较为准确地描述GGG70L球墨铸铁的变形行为,为研究GGG70L球墨铸铁激光表面淬火过程的应力-应变场的数值模拟奠定了基础。     

Zr-4合金热变形行为及物理本构模型

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young's模量和自扩散系数的影响,建立了 Zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型.研究结果表明:合金的峰值应力对变形温度和应变速率敏感,峰值应力会随应变速率的增加或变形温度的降低而增大;...     

挤压态镁合金流变行为及本构模型研究

通过Gleeble热模拟机,在变形温度250~500℃、应变速率0.005~5 s-1下对挤压态镁合金进行热压缩实验,得到应力-应变曲线,基于加工硬化与软化机制,分析了温度和应变速率对流变曲线及峰值应力的影响。其次,考虑变形中温升,在高应变速率下采用温度补偿修正流变应力。最后,运用双曲正弦模型构建不同流变应力范围的本构模型,得到流变应力与温度、应变速率和应变的定量关系。将模型预测应力值与实验值进行对比。结果表明:实验值与预测值的相关性系数为0.984,平均相对误差绝对值为3.87%,说明所建立的本构模型能够准确预测成形过程中不同变形量下镁合金的流变应力值。     

基于MATLAB的铸态C19400合金高温变形行为及本构方程

通过Gleeble-1500D数控动态热-力学模拟试验机对铸态C19400合金进行了高温等温热压缩试验,研究了该合金在变形温度700～950℃,应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的高温变形行为。结果表明:在同一应变速率下,铸态C19400合金的流变应力随温度的升高而降低,在同一变形温度下,合金流变应力随应变速率的升高而升高。应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s~(-1)时,动态软化以动态回复为主;应变速率为10 s~(-1)时,动态软化以动态再结晶为主,且再结晶程度随变形温度的升高而增加。此外,本文提出了一种基于MATLAB平台编程计算本构方程的方法,得到了基于Arrhenius双曲正弦本构关系的铸态C19400合金峰值流变应力本构方程,并计算得到该本构方程计算应力与试验应力的相对误差AARE为2.71%、相关系数R为0.9977,表明计算结果与试验结果高度吻合。     

镁合金Mg-Zn-Y-Zr的高温变形及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对铸态镁合金Mg-Zn-Y-Zr在变形温度为250～450℃,应变速率为0.001～1s-1条件下的高温压缩变形行为进行研究,利用双曲正弦关系描述了该合金的本构方程。结果表明,Mg-Zn-Y-Zr合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真实应力-应变曲线基础上,建立的Mg-Zn-Y-Zr合金高温变形的本构模型较好地表征了其高温流变特性。     

AZ31镁合金高温变形行为及本构模型

采用Gleeble-3500热模拟实验机,对AZ31镁合金在变形温度为523～723 K、应变速率为0.01～10.00 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行热压缩实验.结果表明,流变应力随应变的增加而显著增大,到达峰值后逐渐降低并趋于稳态,变形呈明显的动态再结晶特征.变形温度和应变速率对流变应力影响显著,本文采用包含Arrheniues项的本构方程来描述AZ31镁合金的高温变形行为.     

TC4钛合金热变形行为研究及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

γ-TiAl合金高温塑形变形力学行为及本构模型

轻质高强γ-TiAl合金是航空发动机关键结构件减重的首选材料。本文概括总结了γ-TiAl合金的高温压缩变形力学行为及本构模型,重点分析了变形工艺参数、变形历史和预热处理、元素、原始组织对γ-TiAl合金高温压缩变形力学行为的影响。本文概括总结了三种本构模型：经验型本构模型、不同软化机制下的本构模型和耦合变形机理的微观模型,并对Arrhenius模型和H-S模型进行了详细分析。同时,对不同软化机制下的本构模型和耦合变形机理的模型进行了总结分析。最后指出,γ-TiAl合金高温压缩变形力学行为的未来研究重点是建立耦合多相协调性高温变形机理的本构模型。     

基于流变行为和热加工图的全地形车履带板锻造工艺北大核心CSCD

为得到组织均匀、晶粒度符合要求且无锻造缺陷的某履带板高性能锻件,首先,通过热压缩实验获取了42CrMo钢的流变数据,并构建了Arrhenius本构方程。结果表明:当应变速率为0.01~0.1 s^(-1)、温度高于850℃时,材料的真实应力-真实应变曲线存在明显的峰值,软化效应明显,其动态再结晶软化效应显著大于加工硬化效应;当应变速率较高时,材料的应力峰值不明显,软化效果不显著,这说明在高应变速率下,材料来不及完全发生再结晶,其软化机制为动态回复。其次,构建了42CrMo钢在不同变形量下的热加工图,发现42CrMo钢的失稳高风险区主要位于低温、高应变速率区域,也有少量位于高温、低应变速率区域;当对数应变速率小于-2.5、温度为850~1050℃时,材料在热加工时具有较高的热加工稳定性。再次,使用数值仿真分析了某履带板的锻造成形过程,得到了成形效果良好,无折叠、欠填充等锻造缺陷的锻件,各方面指标均达到了设计要求。最后,通过生产试制验证了锻造工艺的可行性,通过微观组织分析验证了推荐的锻造温度和应变速率能够得到细小、均匀的组织。     

微合金化高强钢的热变形行为及物理本构方程北大核心CSCD

采用Gleeble-1500型热模拟机对微合金化高强钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~30 s^(-1)的条件下进行热压缩实验,得到流变应力曲线。分析高强钢的动态再结晶行为,分别采用综合考虑杨氏模量E和奥氏体自扩散系数D对绝对温度依赖性的、包含可变应力指数n的物理本构方程和蠕变应力指数为5的物理本构方程,建立实验钢应变补偿的流变应力预测模型。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶更易于发生。利用应变补偿的物理本构方程预测流变应力的精度较高,其中,包含可变应力指数n的物理本构方程的预测精度(相关系数R=0.991,平均相对误差δ=4.81%)高于蠕变应力指数为5的物理本构方程(相关系数R=0.989,平均相对误差δ=6.49%)。这是由于:当物理本构方程中的蠕变应力指数为5时,材料的变形机制仅有滑移和攀移,而包含可变应力指数n的物理本构方程综合考虑了所有的变形机制,预测精度更高。     

PH13-8Mo钢热变形行为及本构模型

利用Gleeble-1500热模拟机对PH13-8Mo钢进行不同参数下的热压缩试验,研究变形温度为850～1030℃,应变速率为0.1～10 s-1条件下试验钢的热变形行为.结果表明,PH13-8Mo钢热压缩变形过程中流变应力呈现先上升、后平缓最后继续上升的特征,动态回复和动态再结晶行为导致热变形过程中出现软化现象,较...     

21-4N气门钢高温压缩变形行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温压缩变形模拟试验,变形温度800～1100℃,应变速率为0.005～1 s-1,研究了5Cr21Mn9Ni4N(21-4N)气门钢的高温塑性变形行为。结果表明,在21-4N气门钢高温压缩变形时,应变速率和变形温度的变化强烈影响着合金的流动应力,它随变形速率的升高而增大,随变形温度的升高而降低;高温变形条件下流动应力σ、应变速率觶ε和变形温度T之间满足一定关系,它可为电镦工艺参数的优化和数值模拟提供依据。     

35CrMoV钢高温塑性变形行为及其本构方程建立

为了研究35CrMoV钢的高温变形行为,借助Gleelble 3800型热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s^-1、变形温度为950~1150℃的条件下进行轴向单道次高温压缩试验,并根据试验结果绘制35CrMoV钢的流动应力-应变曲线。分析研究了变形温度、应变速率对流动应力的影响,计算了变形激活能Q及参数n、A、α的取值。试验结果表明:35CrMoV钢在950~1150℃进行压缩试验时,存在动态再结晶和动态回复两种流动应力-应变关系,当应变速率为0.01和0.1 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态再结晶型;当应变速率为1和10 s^-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态回复型。在试验条件下获得35CrMoV钢的平均变形激活能Q为310.433 kJ·mol^-1,建立了用于描述35CrMoV钢流动应力、应变速率和变形温度三者之间关系的本构方程。     

钴基高温合金GH5605热压缩变形行为EI北大核心CSCD

利用Gleeble−3500热模拟试验机对真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)所得的GH5605合金铸锭进行热压缩实验,研究其在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.001~10 s^(−1)、真应变为0.65时的热变形行为。结果表明:铸态GH5605合金的真应力−应变曲线属于加工硬化+动态回复型,分为3个阶段,即Ⅰ剧烈加工硬化阶段、Ⅱ平缓加工硬化阶段、Ⅲ稳态流变阶段。建立的Arrhenius本构方程相关系数(Rr)和平均相对误差(δ)分别为0.95和11.99%,结合热加工图和变形组织分析得出GH5605合金良好的加工区域为变形温度1055~1200℃、应变速率0.01~0.1 s^(−1)。