挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为

研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变,分析了该合金在温度为623~723 K,应变速率为10~(-4)~10~(-2) s~(-1)条件下的流变应力随温度和应变速率的变化,归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明:温度和应变速率是影响流变应力的主要因素,在变形过程中,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下,该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数ε=A[sinh(ɑσ)]~nexp(-Q/RT)来描述,应力指数n=3.286,激活能Q=238 k J/mol,表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。     

A356.2铝合金高温拉伸本构行为研究

从低压铸造后的A356.2铝合金铸旋轮毂的旋压坯料中取样,利用电子万能试验机进行高温拉伸试验,研究应变速率在0.0001~0.1 s~(-1),变形温度在573~673 K范围内该合金的高温拉伸流变行为。使用光学显微镜分析低压铸造后的原始铸态组织与拉伸断口处的显微组织。结果表明应变速率与变形温度对该合金的流变行为有显著影响,流变应力随温度的降低与应变速率增加而上升;伸长率随变形温度的升高和应变速率的减小而增大。变质处理后的A356.2铝合金中共晶体与α-Al枝晶分布均匀,共晶硅呈点状或蠕虫状。温度为573 K时的拉伸断口附近的金相组织没有发生明显变化,而673 K时的拉伸断口处的金相组织呈现出明显的塑性变形现象。A356.2铝合金的高温拉伸流变行为可以用Zener-Hollomon参数模型描述。通过线性回归计算出变形激活能Q=317.43 k J·mol~(-1),材料常数A=1.558×1023 s~(-1),n=7.94,α=0.0165 MPa~(-1),得出A356.2铝合金Arrhenius方程;利用双曲正弦模型建立了高温拉伸条件下的流变应力本构模型。     

Al-Cu-Mg-Sc合金的高温流变本构关系研究

利用ETM105D型拉伸实验机对Al-Cu-Mg-Sc合金进行单轴热拉伸实验。研究了变形温度为250～450℃和应变速率为10~(-4)～10~(-1)s~(-1)下Al-Cu-Mg-Sc合金的高温流变变形行为。采用Zener-Hollomon参数法构建该合金的高温流变本构关系。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线不是典型的动态回复曲线,在很小的应变下达到峰值应力,之后流动应力先缓慢下降后明显下降,直至断裂,其中由于软化现象存在一个应力减少量。通过线性拟合计算Al-Cu-Mg-Sc合金的结构因子A=3.085×10~(18)s~(-1),应力指数n=4.75325及变形激活能Q=257.4 k J/mol,获得其在高温拉伸条件下用Z参数表达的流变应力本构方程。     

6061铝合金高温拉伸流变行为

利用Gleeble3500热模拟试验机对6061铝合金进行高温拉伸实验,研究变形温度为365℃~565℃和应变速率为0.01s-1~1s-1条件下6061铝合金的高温拉伸流变行为。结果表明,6061铝合金属于正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算6061铝合金的应力指数n及变形激活能Q,获得其高温拉伸条件下的流变应力本构方程。     

挤压态MB350镁合金的高温拉伸变形行为

研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变,分析了该合金在温度为623K-723K,应变速率为1x10-4s-1-1x10-2s-1条件下的流变应力随温度和应变速率的变化,归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明：温度和应变速率是影响流变应力的主要因素,在变形过程中,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下,该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数 来描述,应力指数n=3.286,激活能Q=238kJ/mol,表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。     

超高强TB8钛合金高温塑性变形流变应力分析与本构方程

在Gleeble-3000热模拟试验机上进行等温恒速率热压试验(变形温度800~950℃,应变速率0.001~1.0 s-1),研究了TB8合金的高温塑性变形流变应力变化规律,建立了一个包含应变量的本构方程。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;当ε·≤0.1 s-1时,TB8合金高温热压流变曲线为动态再结晶型流变曲线;热变形激活能Q、材料常数n、α、及ln A均与变形量有关;所建立的本构关系能较好的反应TB8合金高温低应变速率下的流变特征。     

Ti_3Al基合金的热变形行为及本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机对Ti_3Al基合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了该合金在热变形温度900~1020℃,应变速率2×10~(-4)~2×10~(-2)s~(-1)范围内的高温热变形行为。结果表明:Ti_3Al基合金的流变应力在应变速率一定时,随温度的升高而减小,在温度一定时,随应变速率的升高而增大,流变应力在达到峰值后开始逐渐降低,呈软化现象;应变速率越高,Ti_3Al基合金的软化越明显。依据高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线关系,计算得出了Ti_3Al基合金热变形激活能为472.7992 k J·mol~(-1)。建立了Ti_3Al基合金热变形的双曲正弦形式的本构方程和Zener-Hollomon参数方程。     

纯钼板坯高温塑性变形行为及本构方程

采用Gleeble?1500热模拟机,在变形温度为1 100～1 350℃、变形速率为0.01～5 s?1、变形量为60%的实验条件下,对纯钼板坯的高温塑性变形行为进行研究。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;不同变形温度下流变应力之间的差值随着应变速率的增加逐渐减小;同一应变速率下,峰值应力随变形温度的升高向应变小的方向推移。采用包含Zene-Hollomon参数的双曲正弦模型,建立了纯钼板高温塑性流变应力与变形温度和应变速率之间的本构方程。依据本构方程计算出的纯钼板坯流变应力理论值与实际值的平均相对误差仅为3.68%,表明该本构方程可为纯钼热成形加工工艺的制定提供理论依据。     

TC27钛合金高温热压缩变形行为

在Thermecmastor-Z试验机上进行热压缩实验,在应变速率0.01~10 s~(-1)、变形温度900~1150℃条件下对TC27钛合金的变形行为进行研究并建立其本构方程。结果表明,该材料为温度和应变速率敏感材料。在变形初始阶段,流变应力随真应变的增加迅速增大,达到应力峰值后随真应变的增加缓慢降低,最后趋于相对稳定的状态。流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加。热压缩实验过程流变应力随应变速率和变形温度的变化规律可以用材料的本构方程来表征,变形激活能为Q=300 k J/mol。     

TB8钛合金超塑性拉伸变形流变行为与本构方程

在电子万能拉伸试验机上对TB8钛合金进行了恒应变速率超塑性拉伸试验(变形温度为720~880℃,应变速率为0.000 1~0.01s~(-1)),研究了拉伸流变行为,计算了超塑性拉伸变形激活能和相应的应力指数,建立了TB8钛合金应力-应变本构模型。结果表明,在同一应变速率下,流变应力随变形温度的增加而减少,同一变形温度下,流变应力随应变速率的增加而增加。在变形温度为840℃,应变速率为10~(-4) s~(-1),合金的伸长率最大,为356%;超塑性拉伸变形激活能和应力指数分别为251.25kJ/mol、2.389 5。     

基于单向拉试验5A90铝合金超塑性能试验研究

采用等应变速率拉伸法研究了温度和应变速率对5A90合金超塑性力学性能的影响。结果表明:5A90铝合金最佳变形温度是400℃,在此温度下,不同应变速率条件下,可以获得较大的伸长率,最大伸长率为193.6%;在变形温度为375℃~500℃时,应变速率对5A90铝合金的流变应力及抗拉强度有显著影响,流变应力及抗拉强度随应变速率升高而增大。在同一应变速率下,5A90铝合金流变应力水平随着变形温度的提高而降低。另外,基于Backofen本构方程,对5A90铝合金在不同温度状态下的强化规律进行了分析,结果表明,随变形温度逐渐升高,应变速率敏感性指数先减小后增大,最后得到5A90铝合金最佳超塑性参数为:T=400℃,ε=0.0005s-1。     

HC1150/1400MS马氏体钢的高温本构模型

利用Gleeble1500热模拟试验机在温度范围600~900℃、应变速率范围10-2~10 s-1等对HC1150/1400MS马氏体钢试件进行等温拉伸试验,进而构建了马氏体钢热加工过程的数值模拟需要的高温本构模型,用以根据应变、应变速率及变形温度预测流动应力。试验得到该材料奥氏体组织在不同温度及应变速率下的真应力、真应变曲线,显示材料的流动应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。选用修正的Arrhenius双曲正弦模型对其高温力学行为进行描述,采用四次多项式拟合获得Arrhenius本构方程中参数α,β,n1,n,ln A,Q与应变的对应关系,最终确定包含变形温度及应变速率的流变应力计算方程。采用拟合度表示计算应力与实测应力的相关性,拟合度结果表明该本构模型对HC1150/1400MS马氏体钢高温流动应力的预测较准确。     

铸态27SiMn钢热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1,变形温度为1000~1150℃条件下对铸态27Si Mn钢进行等温恒应变速率压缩试验。通过真应力-真应变曲线,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响规律,建立了铸态27Si Mn钢热变形时的本构方程和热加工图。结果表明,铸态27Si Mn钢高温变形时的峰值应力随应变速率的增大和变形温度的降低而升高;变形激活能为Q=369.0 k J/mol;热变形失稳区域集中在变形温度1000~1060℃、应变速率为1~10 s-1的区域内;最优热加工条件为变形温度1130~1150℃,应变速率4~10 s-1的区域,此时表现为典型的动态再结晶,对应的峰值效率达到35%。     

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。     

Cu-0.4Zr合金的动态再结晶行为及组织演变

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,对Cu-0.4Zr合金在应变速率为0.001~10 s~(-1)、变形温度为550~900℃、最大变形程度为55%条件下的流变应力行为进行探讨。分析了该合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并对其在热压缩过程中的组织演变进行观察。结果表明:热模拟试验中,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而下降,随应变速率提高而增大。结合流变应力、应变速率和变形温度的相关性,计算得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)和本构方程。合金动态再结晶的显微组织强烈受到应变速率的影响。     

超大型环形件用2219铝合金的热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机,分析了2219铝合金在变形温度为330～450℃,应变速率为10~(-2)～10 s~(-1),统一压缩变形量为60%的条件下的热变形行为,研究了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了超大型环形件用2219铝合金热变形时的本构方程和热加工图。结果表明:2219铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;基于应变-应变速率补偿模型建立的本构方程可以更好地预测其流变行为,实验值与预测值的相对误差的标准偏差为6. 7%,最大相对误差绝对值为18. 7%;确定了热加工最佳工艺参数区间:应变速率为10~(-2)～1. 2×10~(-2)s~(-1),变形温度为400～430℃。     

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。     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

2A12硬铝合金热拉伸流变行为及本构建模

在变形温度350~500℃、应变速率0.01~1 s~(-1)条件下,利用Gleeble-3500热模拟实验机对2A12硬铝合金板进行热拉伸实验。结果表明:峰值应力随温度升高而减小,随应变速率提高而增大;随着应变速率减小,断裂总伸长率升高,而均匀伸长率降低;应变速率较低时,其断裂总伸长率在350~450℃时较高,升高到500℃时迅速降低,均匀伸长率则对温度变化不敏感;应变速率较高时,试样断裂总伸长率对温度变化不敏感,均匀伸长率随温度升高而降低。根据实验结果,采用Z参数建立的流变应力本构模型,能较好地描述2A12铝合金板材热拉伸变形下的流变行为。     

6082铝合金的高温本构关系

利用Gleeble-3500热模拟机,研究6082铝合金在350℃～500℃、应变速率10-2s-1～5s-1、最大变形程度60%条件下的热压缩变形行为。得到了高温下该铝合金的真应力-应变曲线。分析流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,建立了高温热变形的本构关系。推导出包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数所描述的高温流变应力表达式。为减少应变的影响,建立4阶多项式对材料参数进行拟合,得到改进的本构方程,并与实验值进行对比。结果表明,应变速率和变形温度对6082铝合金流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。该合金属于正应变速率敏感材料,合金热变形过程受热激活控制,激活能为145.977kJ/mol。