PVD态TC17钛合金压缩实验方法及流动应力-应变曲线测定

由于PVD态钛合金难于获得常规压缩试样所需的尺寸,因而无法直接采用传统压缩实验方法来获得PVD态钛合金流动应力-应变曲线。为解决此难题,设计了一种针对PVD态TC17钛合金的特殊压缩试样。利用该特殊压缩试样,提出了PVD态TC17钛合金流动应力-应变曲线的测定方法,并利用该方法在热模拟试验机上对特殊压缩试样进行等温恒应变速率压缩实验,测出PVD态TC17钛合金在应变速率为0.001 s~(-1),变形温度为650、750和850℃时的流动应力-应变曲线。该特殊压缩实验方法和流动应力-应变曲线测定方法可推广到其它薄膜材料。     

工业纯钛TA1管材热压缩成型本构方程研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机研究了工业纯钛TA1管材在660～780℃,应变速率为0.1～10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为。利用线性拟合方法确定了材料常数及变形激活能,建立了双曲正弦函数形式本构方程。用Zenner-Hollomon参数对最大应力进行了预测,预测值与试验值能够较好地吻合。试验结果表明:工业纯钛TA1材料的应力-应变曲线表现出显著的加工硬化特征,流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的下降而减小。工业纯钛TA1热压缩变形过程中,流变应力受变形温度及变形速率的显著影响;流变应力随温度的升高而降低,随变形速率的下降而减小。     

冷轧钢单拉本构关系与韧性断裂参数研究

以SPCC钢为研究对象并采用拉伸试验与有限元模拟相结合的方法来获得准确表征颈缩后材料变形行为的本构关系与韧性断裂参数值。通过试验得到了工程应力-应变曲线,使用SEM观察断口形貌并分析了断裂机理。利用Abaqus软件进行三维拉伸模拟,对颈缩后工程应力-应变曲线进行拟合,获得了最优拟合的本构关系。假定等效断裂应变与应力三轴度间关系为反比例函数,利用反求法使得实际断裂应变与具体变形路径下的累积名义断裂应变相等,从而确定了断裂参数值。模拟结果表明,材料模型能够准确描述整个变形过程,合理预测韧性断裂的发生。此外,模拟中颈缩发生时等效应变值与理论计算值吻合度很高,证实了模型的可靠性。     

一种基于应力三轴度的断裂准则及其在剪切工艺中的应用

将拉伸均匀变形阶段应力-应变的外推曲线作为初始本构关系,通过反复迭代拟合载荷-位移曲线来确定真实本构关系,很大程度上提升了材料模型的可靠性。采用试验与有限元模拟相结合的方法来研究缺口试样的断裂情况,获得了不同应力状态下应力三轴度与断裂应变间的关系曲线,并以此作为材料发生韧性断裂的判据。将基于拉伸试验获得的材料模型应用于剪切有限元模拟中来预测断面质量,采用ALE方法来提高单元网格质量,利用单元删除法来模拟裂纹的萌生与扩展,分析了剪切机制与损伤分布。最后,对冲裁断面形貌进行试验验证,模拟结果与剪切试验结果吻合程度高。     

AZ61镁合金热压缩流变应力及晶粒尺寸预测

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上对AZ61镁合金进行热模拟试验,获得等温恒速单轴方向热压缩变形过程的流变应力-应变关系曲线.经过分析和计算曲线的特征值,利用线性和非线性数值回归方法建立峰值应力、峰值应变、再结晶晶粒尺寸等特征值与Zener-Hollomon参数即带温度补偿的应变速率因子Z的定量关系.流变应力的预测计算值与实测值误差在10%以内,晶粒尺寸计算值与实测值误差在5%以内.     

热变形参数对410S不锈钢应力应变曲线及显微组织的影响

在Themoresto-W热模拟试验机上对410S不锈钢进行压缩试验,获得不同变形条件下的真应力-真应变曲线,用JP-200型倒置金相显微镜观察不同温度下410S压缩试样的显微组织;分析了应变速率为2.5 s-1时,变形温度对真应力-真应变曲线的影响,变形温度和变形部位对压缩试样显微组织的影响。结果表明,在相同应变速率下,真应力随变形温度增加而下降;试样中心部位受力及变形情况最彻底,为显微组织最好观察区域;随变形温度升高,再结晶变得越来越易进行,动态再结晶程度和晶粒尺寸也均增大。     

金字塔形栅格材料的静态压缩力学性能

在金字塔形栅格材料压缩试验的基础上,研究了其单轴压缩应力-应变曲线、吸能能力和吸能效率.结果表明:金字塔形栅格材料单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形阶段、弹塑性阶段、软化阶段、致密化阶段四个阶段;与泡沫铝合金的压缩性能比较,其压缩强度更高,吸能能力更强.     

商业纯钛拉压塑性变形行为与机理

通过拉伸和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响;建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图;基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移3个阶段。     

纯钛的热变形行为及显微组织演变

用Gleeble-3500热模拟试验机对退火态纯钛试样,在变形温度298~723 K、应变速率10~(-4)~10~1s~(-1)下进行热压缩试验,研究变形温度和应变速率对其热变形行为及组织演变的影响。结果表明:纯钛的压缩行为与变形温度和应变速率存在相关性;当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而减小;当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大。显微组织观察结果显示:在低温或高应变速率下变形时,形变组织主要为大尺寸等轴晶和孪晶,随着温度的升高或应变速率的降低,再结晶晶粒逐渐增多,孪晶数量减少,直至消失。     

AZ31镁合金挤压管材力学性能测试

基于圆柱体弹性压缩和厚壁管受内压塑性变形的应力应变分析,得到了测试管件力学性能的方法。在WDW-100kN的试验机上对AZ31镁合金管材弹性内模胀形试验,测得该管材的屈服强度、抗拉强度及伸长率。     

TA15钛合金流变行为的一种本构模型

在Gleeble- 1500热物理模拟机上对多组TA15钛合金试样进行压缩试验,获得了不同变形温度、应变速率和应变下的应力-应变曲线.结果表明,应力迅速达到峰值后呈下降趋势,峰值应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;引入包含软化因子的本构模型,并采用多元线性回归法可求解相应的系数.     

基于BP神经网络的Ti2448合金高温变形研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机,对Ti2248合金的试样进行压缩试验,获得了不同变形温度、应变速率和真应变下的流动应力数据.根据实验数据和神经网络理论,建立BP神经网络.结果表明,该BP神经网络模型具有很高预测精度,误差均在5％以内,可很好预测Ti2448合金在高温变形过程中不同参数对流变应力的影响.     

金属镁、钛和钴的非线性弹性研究

利用液压试验机对金属钛、镁和钴进行循环加载-卸载压缩试验,利用引伸计测量应变,获得样品的应力-应变曲线.钛、镁和钴因为六方密堆积晶体结构,具有塑性各向异性,导致一定的非线性弹性.这些非线性弹性在循环加载应力-应变曲线中表现为滞后环.研究表明,适当的预变形可以增大这些材料的非线性弹性.粗晶样品一般比细晶样品具有较大的非线性弹性.一种源于三元碳化物Ti3SiC2的初始弯折带(Incipient kink bands)理论可以解释这些材料的非线性弹性以及与非线性弹性相联系的微屈服、阻尼减震.一种经典滞后模型Preisach-Mayergoyz模型,可以用来计算这些材料的非线性变形量.     

粉末冶金高温合金FGH96的热加工图及热压缩变形过程的开裂行为

采用Gleeble3180D型热模拟试验机对热挤压态FGH96合金在变形温度1020~1140℃,应变速率0.001~1.0s-1进行热压缩实验,分析真应力-真应变曲线,绘制热加工图。并针对热挤压态粉末冶金高温合金FGH96在热压缩温度低于1080℃时的开裂现象,利用热模拟压缩实验方法,确定在变形温度为1050℃、应变速率为0.001~1.0s-1的热压缩变形过程中的开裂临界应变量,观察变形后试样的裂纹形貌和显微组织,并利用有限元分析方法对热压缩变形过程进行模拟。结果表明:试样中部位置受拉应力作用沿着变形方向产生鼓形变形,当达到临界应变量后,产生呈沿晶断裂的宏观裂纹,并且随着应变速率的减小,裂纹产生的临界应变量逐渐减小;在低应变速率条件下,在宏观裂纹产生之前,试样内部晶粒之间出现了微观开裂的现象,并造成应力下降。     

不锈钢矩形厚壁管热挤压成形工艺研究

采用有限元数值方法模拟了316L不锈钢矩形厚壁管热挤压的变形过程,预测了矩形厚壁管的挤压力,得出了在热挤压成形过程中金属流动特点及应力、应变分布。通过坯料加工、工模具设计、环形炉预热、感应加热、玻璃粉润滑和变形工艺设计,使用60MN卧式挤压机开发出316L不锈钢矩形管,产品的尺寸和性能满足要求。     

基于变温度场的镍钛形状记忆合金管滚珠旋压有限元模拟(英文)

作为一种新的尝试,在高温下应用滚珠旋压制造镍钛形状记忆合金管。将名义成分为Ni50.9Ti49.1(摩尔分数)的镍钛形状记忆合金棒料进行固溶处理,制成用于滚珠旋压的镍钛形状记忆合金管坯。以变温度场和本构方程为基础,用刚粘塑性有限元法来模拟镍钛形状记忆合金管的滚珠旋压,获得了温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷预测。有限元模拟结果表明,在旋压件的主变形区有大约160℃的温升。从应力场和应变场可以看出,镍钛形状记忆合金管的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则,塑性变形区处于三向压应力状态。径向应变和切向应变为压缩应变,轴向应变为伸长应变。旋压载荷伴随滚珠旋压行程的变化对于预测旋压件的稳定流动具有重要的意义。     

F35MnVN非调质钢动态再结晶模型

采用Gleeble-3800热模拟实验机,对F35MnVN非调质钢进行单道次压缩实验,获得不同变形条件下的流动应力-应变曲线。通过所获得的应力-应变曲线,间接计算出动态再结晶百分数离散的多个点,由Marquardt法确定模型系数,得出F35MnVN非调质钢动态再结晶百分数模型。通过金相实验,获得热模拟实验后试样的晶粒尺寸,通过线性回归得出晶粒尺寸模型,实验所得数据点线性相关性较好。该模型可用于材料热变形过程中的数值模拟,以改善热加工工艺参数。     

TA2环形管表面残余应力及消除

用X射线衍射法研究测定了热推制成形和退火后的环形纯钛管表面的残余应力及分布特点；用OM观察了退火后的试样金相组织：测定了不同退火温度下，钛管抗拉性能，并用SEM观察了拉伸断口形貌。研究结果发现：热推制加工后的环形钛管变形不均匀，存在残余应力；经700℃～750℃再结晶退火后，可有效的降低残余应力；再结晶退火后环形管获得细小等轴晶粒，使抗拉塑性增高。     

热变形过程中6061铝合金高温流变应力的数学模型推导

考虑应变速率和温度对变形的影响,根据等温压缩试验得到的应力-应变关系,建立了热变形过程中6061铝合金的高温流变应力模型,并分别采用回归统计法和反求参数法对模型参数求解,对铝合金的变形行为进行了预测。结果表明,根据不同的问题,应选择合理的模型求解方法,以提高计算精度和求解效率。     

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%。