TC11钛合金高温变形本构关系研究

在Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机上,对TC11钛合金在990℃～1080℃、0.001s-1～70s-1范围内进行了高温压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了流动应力随变形热力参数的变化规律,并在Arrhenius方程的基础上考虑了真应变对流动应力的影响,构建出TC11钛合金的本构关系。误差分析表明,该本构方程有较好的精度,可适合于工程应用。     

基于数理统计方法的TB6钛合金本构关系

采用Thermecmaster-Z型热模拟试验机对TB6钛合金在800～1150℃、0.001～10 S<'-1>条件下进行等温恒应变速率压缩试验.通过分析TB6钛合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线,并在综合考虑应变速率、变形温度和应变量对流动应力影响的基础上,建立了TB6钛合金的本构关系.误差分析表明,所建的本构关系具有较好的精度,能较好地反映TB6钛合金的热变形行为特征.     

TC17钛合金高温变形行为研究

采用Gleeble 3500D热模拟试验机对TC17钛合金进行了高温压缩试验。其变形温度为973～1223 K,应变速率为0.001～10 s~(-1),应变0.9。结果表明:TC17钛合金高温流变应力对应变速率和变形温度非常敏感。在温度为1123,1183和1223 K,应变速率为10 s~(-1)时,TC17钛合金的流动应力出现了明显的应力不连续屈服现象。利用Zener-Holloman参数建立了TC17钛合金的高温本构方程,与试验结果对比表明:该方程可以准确地描述TC17钛合金的的高温流动行为。基于动态模型,建立了TC17钛合金的热加工图,并结合微观组织分析验证了加工图的准确性。     

高温变形参量对TC21钛合金组织与性能的影响

在880～950 ℃和不同应变速率0.01～10 s-1条件下,将TC21钛合金高温压缩变形至50%.研究高温变形参量对流动应力及微观组织的影响规律,建立了TC21合金的本构方程.结果表明:流变应力随变形温度的降低及应变速率的增大而升高,变形温度与应变速率对TC21钛合金显微组织的影响显著,应变速率越低,组织球化现象越明显.高温变形过程中,TC21钛合金的流变应力与Zener-Hollomon参数的指数形式呈线性关系.     

TC11钛合金热变形本构方程的建立

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为960~1050℃,应变速率为0.01~10s-1范围内对TC11钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了变形温度和应变速率对流变应力的影响规律,并在Arrhenius双曲正弦型方程的基础上建立了适用于TC11钛合金热变形的本构方程。误差分析表明所建立的本构方程与实验值吻合较好,为制定TC11钛合金锻造工艺提供了理论依据。     

TC17钛合金热变形行为及其修正J-C本构模型

采用Gleeble 3500D热模拟试验机对TC17钛合金进行了高温压缩试验(变形温度700～950℃,应变速率0.001～10 s~(-1),真应变0.9)。结果表明:TC17钛合金的高温流变应力对应变速率和变形温度非常敏感。在高温高应变速率条件下,TC17钛合金的流变应力出现了明显的应力不连续屈服现象。建立了TC17钛合金的修正J-C本构方程,并引入相关系数R和平均相对误差AARE对方程的准确性进行了分析,与试验结果对比表明:该方程可以较准确地描述TC17钛合金的高温流动行为。     

SP700钛合金高温流动行为及本构关系

在700～950℃的变形温度、0.001～1s-1的应变速率条件下,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对SP700钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其高温流动行为,并构建了基于应变补偿的Zener-Hollomon参数本构关系模型和多元线性回归本构关系模型.结果表明:SP700钛合金的流动应力曲线会随变形温度的升高和应变速率的降低而下移,且在高温及低应变速率下,流动应力会呈现出明显的稳态流动特征.对两种本构关系模型进行误差计算表明,基于应变补偿的Zener-Hollomon参数本构关系模型在700～950 ℃预测值相关系数和平均相对误差分别为0.978和14.29％;而另一种多元线性回归本构关系模型在700～800 ℃和800～950℃预测值相关系数和平均相对误差分别为0.994、5.54％和0.999、2.51％.     

SP700钛合金热变形行为及物理本构关系研究

采用Gleeble-3800型热模拟试验机在变形温度为700～850℃、应变速率为0.001～1 s^-1条件下对SP700钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,分析SP700钛合金的热变形行为。首次探讨了该合金考虑变形温度对杨氏模量和自扩散系数影响的传统物理本构关系以及考虑晶界扩散和晶格扩散耦合的修正物理本构关系。结果表明,SP700钛合金的流动应力曲线为典型的动态再结晶型曲线,其流动应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小;传统物理本构关系和修正的物理本构关系相关系数R分别为0.986和0.965,平均相对误差AARE分别为14.4%和13.1%,说明建立的两个物理本构关系都能较好地表征该合金的流动应力行为。另外,确定了该合金在700～800℃热变形时主要扩散机制是晶界扩散,在850℃热变形时主要是晶格扩散。     

TC21钛合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金进行了高温热压缩变形试验。试验变形温度为890～990℃,应变速率为0.01～10s~(-1)。通过分析不同热变形条件下获得的应力-应变曲线和微观组织,探究合金在高温变形中的微观组织演变规律。结果表明:TC21钛合金对变形温度和变形速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和温度的降低而升高。随着变形温度的升高和应变速率的降低,变形中动态回复作用增强,微观组织中动态再结晶晶粒数目减少。此外,应用线性回归方法,建立TC21钛合金的高温本构方程,经过实验验证,该本构模型与实验结果吻合较好;基于Prasad失稳准则,建立了TC21钛合金热加工图,为TC21钛合金锻造工艺的制定提供理论依据。     

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。