MoNb合金热变形行为及本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对MoNb合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,计算其热变形激活能。结果表明:变形温度和应变速率对流动应力具有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。误差分析表明,采用多元线性回归法建立的MoNb合金本构关系模型具有较高的精度,该模型的预测值误差小于10%的数据点占总数的92.86%,相关系数和平均相对误差分别为0.976和4.08%,能较为准确的预测合金的高温流动应力。     

Ti-48Al-2Nb-2Cr合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-1500热力模拟机对铸态Ti-48Al-2Nb-2Cr合金进行高温变形热压缩试验,变形温度范围为1050~1200℃,应变速率范围为0.001~0.1s^-1,压缩变形量为60%。研究该合金高温变形温度和应变速率与流变应力之间的关系,计算了合金激活能,并建立了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的Arrhenius本构模型和多元线性回归的本构模型。结果表明,该合金的激活能随温度升高和应变速率增大而增大;Arrhenius本构模型的相关系数为0.98228,平均相对误差为9.97%,相对误差在10%以内的点只占62.0%;而采用多元线性回归本构模型的相关系数为0.99566,平均相对误差为4.76%,相对误差在10%以内的点占92.6%,本构精度较高。     

Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金热变形行为及本构关系研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究其在变形温度为670~820℃,应变速率为0.001~10s~(-1)范围内的热变形行为,并计算了热变形激活能。结果表明,合金的流动应力对变形温度和应变速率较为敏感,变形温度升高和应变速率减小都会使流动应力降低。该合金的热变形激活能高于纯α钛和和纯β钛合金的自扩散激活能;采用多元线性回归方法建立Ti-10.2Mo-4.9Zr-5.5Sn合金的本构模型,经过误差计算,得出该模型的相关系数和平均相对误差分别为0.987 5和4.99%,精度较高。     

Al-Mg-Si合金热变形行为与本构关系

采用热模拟压缩实验法研究了Al-0.62Mg-0.73Si合金的热变形行为,分析了热变形过程中温度、应变速率对其流变应力影响规律,并通过构建包含应变的Arrhenius本构关系模型系统地描述了热变形参量对流变应力的影响规律。实验结果表明,在所研究的热变形参数条件下,流变应力曲线均呈现出明显的动态再结晶软化特征。数据分析结果显示应变补偿的Arrhenius本构关系模型可以较为准确地预测Al-0.62Mg-0.73Si合金的热变形流变应力。本研究结果可用于优化Al-0.62Mg-0.73Si合金热变形工艺参数,并为更为全面地研究铝合金热变形行为提供了理论参考。     

Ti-22Al-26Nb合金热变形本构方程建立及软化行为研究

作为最具潜力的航空航天高温结构材料,Ti2AlNb基合金具有高的比强度和良好的高温蠕变性能。本文对热轧态Ti-22Al-26Nb合金高温变形中的力学行为和再结晶行为进行研究,建立其高温本构关系模型,对其中呈现出的动态再结晶多应力峰值曲线特征（以1000℃,0.1s-1为例）进行拟合分析。结果表明：基于双曲正弦函数建立Ti-22Al-26Nb合金的高温本构关系模型的精度较高,最大误差为2.6%,可以很好地描述合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系,由修正的Avrami方程预测得知再结晶体积分数与应变呈现典型的再结晶动力学增长趋势,揭示了该合金高温变形过程中复杂的软化行为。     

挤压态Ti-1300合金管材高温变形行为及本构模型

利用Gleeble 3800热模拟试验机研究了挤压态Ti-1300合金管材的高温变形行为,试验温度750~950℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、最大变形量70%。结果表明:Ti-1300合金管材高温变形应力先随应变的增大而增加,到达峰值应力后逐渐降低,最后趋于稳态。峰值应力随变形温度的降低和应变速率的升高而升高。根据Arrhenius公式,建立了该合金管材的本构模型:ε觶=2.8437×10~8×[sinh(9.40×10~(-3)σ)]~(2.90958)×exp(-218.586/RT)。计算的流变应力与试验结果符合较好,该模型可为实际生产提供理论指导。     

60NiTi合金的热变形行为及本构方程

60NiTi合金具有强度高、耐磨性好等一系列优异的性能。但由于它难热成型,因此大大限制了在工业领域的广泛应用。为了确定60NiTi合金最优的热加工工艺,研究了铸态60NiTi合金在750～1 050℃,0.01～1 s^-1变形速率下的热变形行为,并采用包含Arrhenius项的Z参数法构建了高温变形本构方程。结果显示：仅在1 000℃、1 s^-1速率下高温变形时60NiTi合金发生了明显的动态再结晶,温度升高能提高60NiTi合金的热成型性能。在高温(1 050℃)大变形速率下(1 s^-1)加工60NiTi合金的热成型性能最好。     

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;...     

Ti-1300合金的热变形行为研究

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti-1300近β钛合金进行了等温恒应变速率压缩试验.变形温度范围为:920～1010℃,应变速率范围为:0.01～10 s-1,最大变形量为80%.根据试验数据建立了Ti-1300合金高温热变形行为的流变应力模型,得出该合金的变形激活能为177.59 kJ/mol.结合样品的显微组织分析可知,该合金在低应变速率下发生了动态再结晶,且随着温度的升高,再结晶晶粒呈现长大的趋势:在高应变速率下以动态回复为主.结果表明,为获得细小的再结晶组织,Ti-1300钛合金宜在相变点以上50～150℃的温度范围内采用较低的变形速率进行锻造.     

Ni-Ti形状记忆合金热压缩变形行为及本构关系

采用热模拟实验在变形温度为700-900 ℃、应变速率为10-3-101 s-1的条件下,对Ni-Ti合金的热压缩变形行为及变形组织进行了分析.采用实测数据回归分析方法,得出双曲正弦函数形式本构方程中的材料参数;将材料参数对应变进行二次拟合,建立了Ni-Ti合金热变形过程的流变应力与变形温度、应变速率和应变的本构关系.变形激活能Q和结构因子A随应变的增加而减小,应力指数n随应变的增加呈线性增加.有序-无序间的相互转变以及动态回复或动态再结晶的综合作用,是Ni-Ti合金的热压缩变形真应力-真应变曲线变化规律不同于传统非金属间化合物材料的主要原因.     

6082铝合金热压缩变形行为及本构关系

采用Gleeble 3500热模拟试验机模拟了在不同温度和应变速率下6082铝合金的流变力学行为,建立了6082铝合金的本构方程,得到了应力-应变曲线。结果表明,6082铝合金流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。本构方程对峰值应力的计算结果与试验数据具有较高的一致性。     

轻合金热变形本构模型研究

本构方程很好地表达了材料的应力与应变速率、变形温度等热加工参数之间的关系,是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可或缺的数学模型。基于两种典型的轻合金镁合金和钛合金,借助热模拟试验,对四种现有本构模型进行了示例对比分析,发现这四种本构模型都能在一定程度上很好地描述材料的流变应力与热变形参数之间的关系。基于Arrhenius方程的本构模型是在单一应变下建立的,反映了单一应变下温度、应变速率和应力之间的相互作用关系;基于应变补偿的本构模型则体现了温度、应变、应变速率和应力之间的复杂非线性关系;基于ANN的本构模型可以实现其他非实验条件的应力内插预测;基于物理概念的本构模型适合于高速率且应变硬化占主导的变形过程流变应力的预测。     

粉体成型Zr-2合金热变形行为及本构模型研究

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对粉体成型Zr-2合金进行等温恒应变速率热压缩实验,研究其在热变形温度650～850℃,应变速率0.001～5 s-1条件下的热变形行为。基于热压缩实验数据,采用基于应变修正的Arrhenius方程构建了粉体成型Zr-2合金的变形本构模型。研究结果表明：变形温度对粉体成型Zr-2合金的流变应力影响明显,随着变形温度的增加,材料的流变应力大幅度降低。同时,粉体成型Zr-2合金的热变形流变应力表现出对应变速率敏感的特征,即变形抗力随着应变速率的上升而增加,但在低温（650、700℃）、高应变速率5 s-1条件下变形抗力增加并不明显。基于应变修正的Arrhenius方程构建的粉体成型Zr-2合金的本构方程,其相关系数为0.9827,可以较为准确地预测该材料的流变应力。     

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。     

Mg-Gd-Y-Zr合金热变形本构方程

采用Geeble- 1500热模拟实验机测试了高强耐热Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金在变形温度为300～500℃、应变速率为10-3～1 s-1下的流变力学行为,采用扫描电子显微镜对其微观组织进行观察,分析了幂函数(PI)、指数函数(EI)和双曲正弦函数(SI)半经验本构方程对该合金变形行为拟合的适用性.结果表明:EI拟合实验结果精度大于PI和SI的,即使对SI函数中材料常数α进行一定优化处理得到SIO函数的拟合精度,也与EI函数十分接近.合金中高温耐热相提高合金高温下的强度是EI拟合优于PI和SI的原因.     

W-35Cu复合材料动态压缩变形行为及本构关系

通过Gleeble-1500热模拟试验机对W-35Cu复合材料进行了应变速率0.01 s~(-1)、变形温度25～950℃以及变形温度25℃、应变速率0.01～5 s~(-1)的压缩试验,获取了材料在试验条件下的真应力应变曲线,分析了温度、应变速率对材料塑性变形力学性能的影响。并利用试验数据拟合建立了材料的本构方程。结果表明:在0.01 s~(-1)应变速率下,随变形温度的升高,材料变形抗力减小,材料最佳加工温度在750～900℃;在25℃变形温度下,材料变形抗力随应变速率的增大而增大,且对应变速率比较敏感。对比验证表明,建立的本构方程能较好地表征材料在试验条件下的塑性变形。     

铸态ZnAl10Cu2合金热变形本构方程

在Gleeble-3500热模拟机上采用等温压缩实验研究了ZnAl10Cu2合金在温度为210～300℃、应变速率为10-2～10 s-1条件下的热变形行为,获得了该合金热变形过程中的真应力-应变曲线.结果表明:ZnAl10Cu2合金的峰值流变应力随温度升高而降低,随应变速率的提高而增大.通过双曲正弦模型确定了该合金的...     

GH3128合金热变形行为与唯象本构模型

利用室温与高温拉伸实验,探究了GH3128合金在不同温度下的变形行为与微观组织演变规律,发现在温度为1050℃、应变速率为1 s^-1的条件下材料仍具有较好的硬化能力,且变形均匀。构建了GH3128合金室温和高温两套唯象本构模型：室温模型包括Ludwik模型、Ludwik简单修正模型和Ramberg-Osgood模型,高温模型包括Fields-Backofen（FB）模型和Johnson-Cook（JC）模型,利用构建的模型预测了不同温度与应变速率下GH3128合金的流变行为。结果表明：室温模型方面,Ludwik简单修正模型的预测精度最高,平均误差绝对值AARE为3.64%;高温模型方面,FB模型和JC模型由于唯象本构模型无法描述GH3128合金复杂的微观组织演变,预测精度有限。GH3128合金的热变形行为与唯象本构模型的研究为后续热成形工艺参数选择与有限元仿真提供了有效的指导。     

基于人工神经网络的Ti-555211合金热变形本构模型研究(英文)

利用Gleeble-3800热模拟实验机,在应变速率0.001~1 s-1以及变形温度750~950℃范围内对Ti-555211合金进行等温恒应变速率压缩实验。基于人工神经网络的方法建立了Ti-555211合金热变形本构模型。模型的可靠性用平均相对误差和相关系数来确定。结果表明,所建立的本构模型与实验值的平均相对误差为1.60%,相关系数为0.99938,表明该模型能很好地预测该合金的本构关系。用神经网络来确定本构关系比传统的数学方程更加具有优势。热模拟实验结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的减小,该材料的峰值应力有所减小,不连续屈服现象随着变形温度升高和应变速率的增大变得更加明显。流变曲线在不同的变形参数条件下表现形式也不同。     

Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn-Ag合金的热变形流变行为与本构方程

采用等温热压缩测试和TEM分析研究铝锂合金的流变行为与组织演化规律。结果表明:合金的热塑性变形过程受热激活控制,当变形温度低于410℃时,流变曲线具有明显的峰值应力,曲线由加工硬化、动态软化和稳定阶段3个阶段组成;当变形温度高于410℃后,峰值应力不明显。随应变量的增加,合金组织演化规律为产生大量无规则缠结位错→多边化形成位错墙→分割原始晶粒成若干亚晶→亚晶合并长大并同时经受变形→重复上述过程。应变量的增加导致大量空位产生,刃型位错更易攀移、重组和对消,晶内形成亚晶组织。求解得到合金的材料常数如下:结构因子A为2.787×1016;变形激活能Q为217.397 k J/mol;应力指数n为6.11656;应力水平参数α为0.012568 mm2/N。应变速率和温度对合金流变应力的影响可以用包含Arrhenius等式的Z参数表示。