一种新型亚稳β钛合金热变形的本构模型(英文)

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度1023～1123K、应变速率63～0.001s-1下的等温热压缩流动应力曲线特征,构建能够完整描述该合金流动应力与应变、应变速率、变形温度之间关系的本构模型。在此过程中,通过基于统一黏塑形理论改进双曲正弦函数,构建合金在高应变速率(≥1s-1)下发生动态回复(DRV)的模型;通过对标准的Avrami方程进行简化,表征了Ti2448在低应变率(1s-1)下发生的动态再结晶(DRX)软化机制。最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定模型中的相关参数。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合得较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

考虑摩擦和温升效应的Ti60合金流变曲线修正

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对Ti60合金进行等温恒应变速率压缩实验,获得该合金在变形温度700～950℃,应变速率0.001～10s-1和真应变0.51条件下的流变曲线.通过考虑摩擦和温升效应对流动应力的影响,对Ti60合金实测流变曲线进行修正.结果表明,摩擦和温升效应对Ti60合金流动应力均...     

铸态GH706合金的热变形行为研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为1100,1130,1160和1190℃、应变速率为0.01,0.1和1 s-1下的铸态GH706合金流变曲线,分析了流变曲线的特征及成因,并通过与锻态材料对比,得出铸态材料在高应变速率下更容易产生应变硬化的结论;应用Arrhenius模型对实验数据进行回归分析,建立了0.2~0.8应变范围内铸态GH706合金的本构关系,统计计算了模型预测的流动应力和实验值之间的最大相对误差为13.1%;应用Voce方程建立了铸态GH706合金应变0~0.2范围内的本构关系,模型预测流动应力和实验值之间的平均相对误差为0.2%,很好地反映了低应变条件下材料的硬化行为。     

ZK60镁合金的热变形流变行为与本构方程

使用Gleeble-1500热模拟机对ZK60镁合金进行应变速率0.001~1s-1,温度523~673K条件下的热压缩实验。分析ZK60镁合金热压缩过程中的真实应力-应变曲线,分别总结变形温度和变形速率对流变过程中峰值应力的影响,建立描述ZK60镁合金高温压缩变形过程中的流变应力本构模型。将该方程导入有限元分析软件中,对ZK60镁合金热压缩过程进行数值模拟,分析热压缩过程中工件内部的等效应力和等效应变场的变化。研究表明:在该实验条件下的ZK60镁合金热压缩的真实应力-应变曲线有明显的动态再结晶特征,在高温下或者低应变速率下,流变应力曲线的峰值应力变小;模拟所得到的应力-应变曲线与热压缩的测应力-应变曲线基本吻合,表明所求ZK60高温流变本构模型可以为ZK60镁合金热加工提供参考依据。     

Ti40阻燃钛合金高温变形本构关系研究

利用Gleeble热模拟机对Ti40合金在变形温度为950～1100.C、应变速率为0.001～1s-1范围内进行了等温恒应变速率压缩实验.通过分析真应力一真应变曲线,研究了热力参数对流动应力的影响规律,并建立了Ti40合金的本构关系.误差分析表明,该本构方程具有很高的精度,可用于指导Ti40合金热加工工艺制定,并可用...     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

热压缩过程中形变参数对TLM钛合金热变形行为、微观组织和织构演变规律的影响(英文)

本实验研究了热压缩过程中应变速率和形变量等形变参数对TLM钛合金流变应力行为、微观组织和织构演变规律的影响。实验结果表明:在较高应变速率(≥0.1 s-1)热压缩应力应变曲线出现流动软化;在0.1 s-1应变速率下应力应变曲线呈现明显的振荡;在较低应变速率0.001 s-1应力应变曲线呈现稳态流动。在低应变速率(0.1 s-1)和大变形量(10%)条件下,合金不易发生动态再结晶;随着形变量的增大,再结晶晶粒的尺寸逐渐减小。较高的应变速率有利于形成{111}112织构。     

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度420～540℃、应变速率0.001～1 s-1时,利用Gleeble-1500热模拟试验机采用圆柱体等温热压缩试验对6016铝合金热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响.结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率影响较小;温度为500℃、应变速率为0.001s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;拟合曲线与实验曲线能很好吻合.     

Ti60合金热变形过程中的软化机制

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对Ti60合金进行等温恒应变速率压缩实验,通过分析流动应力-应变曲线的流动特征,计算加工硬化率,观察变形微观组织,并结合变形激活能的计算,研究该合金在变形温度为850～950℃、应变速率为0.001～10 s~(-1)、真应变为0.51热变形条件下的软化机制。结果表明:Ti60合金在低应变速率(0.001～0.1s~(-1))和高应变速率(1～10s~(-1))区间流动应力-应变曲线分别呈现流动稳态型和流动软化型两种;加工硬化率曲线呈现无拐点特征;变形微观组织为动态回复组织,未出现动态再结晶现象;变形激活能在低应变速率区间和高应变速率区间分别为484.35 kJ/mol和500.76 kJ/mol,两者相差不大。综合这些结果可以判定,Ti60合金的软化机制以动态回复为主。     

基于内变量的Ti555211合金热变形本构模型

利用Gleeble-3800热模拟实验机,在应变速率在0.001~1 s-1以及变形温度在750~950℃范围内对Ti555211合金进行等温恒应变速率压缩实验。本工作基于位错变化密度的内变量方法建立了Ti555211合金热变形本构模型,通过真应力-真应变曲线分析了变形温度和变形速率对流变应力和微观组织的影响规律。结果表明:所建立的本构模型与实验值的平均相对误差为15.25%,相关系数为0.94277,从而为制定新型Ti555211近β钛合金锻造工艺提供科学的理论依据。     

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。     

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度为420～540℃、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,在Gleeble-1500热模拟试验机上采用圆柱体等温热压试验对6016铝合金的热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响.结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率的影响较小;当温度为500℃、应变速率为0.001 s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;热变形流变应力的拟合曲线与实验曲线能很好吻合.     

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.     

ZTC4钛合金温变形力学行为研究

研究了ZTC4合金在温度700～900 ℃、应变速率10-2～30 s-1、最大变形程度70%条件下的温变形行为,结合试样开裂状态,获得了ZTC4合金单向压缩成形性能,并对其微观组织进行了分析.结果表明ZTC4合金是一种温度、应变速率敏感材料,流动应力随应变速率增加、温度下降而明显上升,其流动曲线具有应力峰和变形软化特征,在ε≥0.8～0.9以后,流动应力趋于饱和稳定状态;通过控制变形温度和应变速率等参数,在(α β)两相区可实现ZTC4合金的塑性变形,同时细化其组织.     

Zr基非晶合金在过冷液相区的高应变速率压缩变形行为

利用Gleeble1500热模拟机研究了Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5非晶合金在过冷液相区内633、653和673K,应变速率分别为2×10-2s-1和2×10-1s-1条件下的单向压缩变形行为.结果表明:在673 K时两种应变速率下,该合金都具有很好的塑性,尤其在2×10-2s-1时流变应力只有74 MPa,非常适于进行超塑性加工.对非晶合金的断口进行了观察,得到柱状非晶合金压缩变形时外观和断口形貌随着变形条件的变化规律.采用自由体积模型对非晶合金的形变和断裂的微观机制进行了分析.     

Ti600合金的高温本构方程

采用热模拟压缩试验研究了Ti600合金在变形温度为800～1100℃、应变速率为0.001～10s-1范围内应力-应变曲线的变化规律。研究结果表明:Ti600高温钛合金热变形的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小;随着应变的增大,合金的真应力-真应变曲线在经历了明显的加工硬化阶段后达到最大值,然后渐渐出现流变“软化”现象。以经典的双曲正弦形式的模型为基础建立了Ti600合金热变形的本构方程,同时也通过对数据回归处理确定了合金不同温度下的应力指数n、应变激活能Q等数值。     

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773K,应变速率为0.001～1s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图.结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773K,应变速率为0.1s-1左右的区域,和变形温度小于750K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773K,应变速率为0.001～0.01s-1.     

Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金的热变形和加工图

采用GLEEBLE-1500热模拟实验机对Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金在变形温度为523～723 K、应变速率为0.002～1.000 s-1、最大变形程度为50%的条件下,进行了高温压缩试验研究.采用指数关系式描述了合金在热变形过程中的稳态流变应力.利用动态材料模型构建了热加工图,结合组织观察结果认为,该合金在变形温度为673 K、应变速率为1.000 s-1时功率耗散效率达到峰值0.36,因此,中温高应变速率区域为最佳加工性能区域.要想获得较大范围的最佳加工性能区域,应采用多道次小变形量进行加工.     

变形态Ti40合金的高温流变应力模型研究

利用变形态Ti40合金在变形温度范围为1223～1323K和应变速率范围为0.001～1.0s-1的不同应变下的热压缩实验数据研究了该材料的高温流变应力模型。利用实验数据分析了Arrhenius型方程对变形态Ti40合金的适用性,结果表明,采用双曲正弦型Arrhenius方程建立该材料的高温流变应力模型是适宜的,并通过对双曲正弦方程进行温度补偿及引入路径变量因子改进了模型。通过计算复相关系数和平均相对误差绝对值对该模型进行误差分析,经过改进的变形态Ti40合金的高温流变应力模型具有良好的精度。     

Ti6242合金的热变形行为及加工图

利用Gleeble-3800对Ti6242合金进行热模拟压缩试验。研究了压缩量为60%、应变速率分别为0.01、0.1、1、10 s-1,变形温度分别是900、950、1000、1050、1100℃条件下试样的热变形行为。根据试验参数得出Ti6242合金本构方程,绘制Ti6242合金真应力-应变曲线,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明,流变应力随着变形温度的升高而下降,随着应变速率的增加而升高,变形激活能Q=453.74 k J/mol,最佳热加工工艺为变形温度1000~1050℃应变速率0.1 s-1左右。