1420铝锂合金电致超塑性本构方程

变形温度为480℃时,对1420铝锂合金进行了不同应变速率、脉冲电流密度和脉冲频率的电致超塑性拉伸试验;通过对现有超塑性本构方程进行修正,建立了耦合脉冲电流密度和脉冲频率的超塑性本构方程,并对其进行了试验验证。研究结果表明:变形温度为480℃、应变速率为0.001 s-1时,在1420铝锂合金的超塑性拉伸试验中施加脉冲电流后,材料的流动应力比未施加电流时有所降低,伸长率有所增加;当脉冲电流密度为192 A·mm-2、脉冲频率为150 Hz时,材料的流动应力最小,伸长率最大。通过耦合脉冲电流参数的本构方程计算的流动应力值与试验数据吻合较好,能够准确预测1420铝锂合金在电致超塑性变形中流动应力的变化趋势。     

TC21钛合金超塑性拉伸变形流变行为

通过恒应变速率超塑性拉伸试验,研究了TC21钛合金在变形温度为1 153~1 193K,应变速率为3.3×10-4~3.3×10-2 s-1条件下的拉伸流变应力行为。计算了TC21钛合金超塑性拉伸变形激活能和相应的应力指数,建立了TC21钛合金应力-应变本构模型,并通过1stopt软件对其进行修正。研究表明,在同一应变速率下,TC21钛合金流变应力随变形温度的升高而减小;在同一变形温度下,流变应力随着应变速率的增大而增大。当应变速率较高,变形温度较低时,动态再结晶为主要软化机制;当应变速率较低,变形温度较高时,加工硬化与软化达到动态平衡,软化机制以动态回复为主;当变形温度为1 153K,应变速率为3.3×10-4 s-1时,TC21钛合金具有较好的超塑性(408.60%);超塑性拉伸变形激活能和应力指数分别为329.20kJ/mol、2.367 7。     

3J21合金简化本构关系的建立及其纳米压痕试验

为进一步研究3J21合金在塑性成形过程中的微观组织演变规律和强化机理,结合3J21合金在电子万能材料拉伸试验机上进行单轴拉伸试验所得的数据,建立了以应变ε和应变硬化指数n为基本参数的3J21简化Johnson-Cook本构关系方程。借助3J21合金的纳米压痕试验,测定该合金的弹性模量,并利用所建的本构关系方程对纳米压痕试验进行有限元模拟,模拟结果和压痕试验所得的载荷-压深曲线有较好的吻合。建立的简化本构关系可较好地描述3J21合金在常温准静态应变率试验条件下的应力应变特征。     

等轴组织TC21合金高温变形本构模型和热加工图

对等轴组织TC21合金在Gleeble-1500热模拟实验机上进行了等温压缩实验,变形温度为760、800、840、880、920和960℃(α+β相区),应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10.0 s-1.结果 表明:TC21合金的流动应力随应变速率降低和变形温度升高而降低;随应变的增加,变形激活能从570 kJ·mol-1减少到410 kJ· mol-1.基于应变补偿的Arrhenius方程建立TC21合金高温变形本构模型,该模型可以精确地预测流动应力随工艺参数的变化.基于动态材料模型建立了TC21合金的热加工图;热加工图中的能量耗散效率和非稳态成形区域随着应变增加而改变.     

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。     

TC21钛合金热压缩本构方程及热加工图

为准确获得TC21钛合金塑性加工的变形特征和热加工条件，合理设计锻造工艺参数，利用Gleeble-3500热模拟机进行等温恒应变速率热压缩试验，研究了TC21钛合金在变形温度为830～1010℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下的热变形行为，采用Arrhenius双曲线正弦函数推导出TC21钛合金本构方程。并基于动态材料模型(Dynamic Materials Model, DMM)建立了TC21钛合金的热加工图。结果表明，在本试验的变形条件下，该合金的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增大。根据热加工图确定了合金的热加工安全区域为：变形温度为900～940℃、应变速率为0.01～0.05 s^-1和变形温度为970～1010℃、应变速率为0.01～0.08 s^-1。     

应变速率循环法构建TC21钛合金超塑性本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC21钛合金进行5组高温超塑性拉伸实验,变形温度范围860℃~940℃,应变速率循环范围10-5s-1~10-3s-1。通过对拉伸实验数据分析,计算出TC21钛合金动态再结晶激活能Q,利用Arrhenius模型构建TC21钛合金高温条件下的超塑性本构方程,并通过1stOpt软件进行非线性回归拟合进行修正,得到了更为精准的超塑性本构方程。实验结果表明,当变形温度不变时,流动应力随着应变速率的增大而增大,且高应变速率时,流动应力对应变速率的敏感性要大于低应变速率时,可判定TC21钛合金属于正应变速率敏感材料。TC21钛合金在860℃附近时的超塑性较好,综合延伸率可达366.6%。     

变形参数对TC21合金板材超塑性及组织演变的影响

利用CMT4104电子万能试验机研究了变形参数对TC21合金板材超塑性及组织演变的影响.结果表明,在所设定的试验区间内,TC21合金均可获得良好超塑性,最大伸长率可达964％;变形温度对TC21合金板材的超塑性影响显著,其主要与等轴α相含量密切相关;低应变速率和大的变形量都使TC21合金板材的再结晶晶粒粗化,晶粒长大过程主要与变形有关.     

TC4钛合金超塑成形流变行为

针对TC4钛合金超塑成形过程中的流变行为、表征及其应用进行了研究。首先,通过恒应变率高温拉伸试验获得TC4钛合金在高温下的流变行为,发现动态回复主要作用于低应变率的变形,动态再结晶主要作用于高应变率下的应力软化机制。此外,建立一套修正的本构模型用以表征材料的高温流变行为,预测值与试验值之间的平均相对误差为13.09%,证实该本构模型适应于表征钛合金超塑成形的应力-应变关系。最后,基于本构模型,结合ABAQUS有限元软件的CREEP蠕变子程序,考虑应变补偿的影响,开发了一种针对TC4钛合金高温超塑行为数值模拟的方法。以高温拉伸试验为研究对象,分别针对数值模拟应变率、应力和应变结果进行分析,验证了该方法的有效性。     

基于神经网络的TC21合金本构关系模型(英文)

本构方程是描述材料变形和有限元模拟基本信息必要的数学模型,它反映流动应力与应变、应变率和温度综合作用的高度非线性关系。基于Gleeble-1500热模拟机上进行等温压缩试验获得的实验数据,系统研究TC21钛合金的流变行为,并采用BP人工神经网络建立该合金的本构关系模型。在该模型中,输入变量为应变、应变速率和变形温度,输出变量为流动应力。与传统方法相比,利用BP人工神经网络所建立的本构关系模型能够更好地表征试验数据及描述整个变形过程。     

变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响

为了研究TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金的超塑性变形行为,采用两种改锻工艺细化坯料原始组织,然后在电子拉伸试验机上分别以恒速、恒应变速率和最大m值法进行拉伸实验.结果表明,TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻工艺,可以获得晶粒度为6μm的细晶等轴组织,而在β区拔长改锻的组织为粗大的魏氏组织.在变形温度为900℃的条件下,TC11钛合金通过最大m值超塑变形方式获得了异常高的超塑性,最大伸长率达到2300%;而采用常规的恒应变速率和恒速超塑变形,伸长率分别为1147%和1100%.说明TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻细化晶粒后,以最大m值超塑变形是获得较好超塑性的有效方法.     

大型钛合金压气机盘超塑性等温锻造模具结构及工艺参数实验研究

通过超塑拉伸和压缩试验，用金属铅进行模拟实验，探讨了大型ＴＣ１１合金压气机盘超塑性等温锻造的工艺参数，模具结构，锻坯形状尺寸及润滑剂的选择、并讨论了其模具材料及加热方式的选择。     

钛合金与不锈钢超塑性扩散连接工艺及机理研究

基于微细晶超塑性扩散连接方法,对TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢成功实现了直接扩散连接,系统分析了接头性能、界面微观结构及超塑性扩散连接机理。结果发现：TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢直接超塑性扩散连接时,较佳连接工艺规范为：温度T=760~820 ℃,压力p=6~9 MPa,时间t=20~40 min;接头剪切强度τ＝125.3~148.7 MPa。与一般直接扩散连接相比,连接温度降低了约100 ℃,接头的剪切强度提高了1倍以上,且连接试样无明显变形。细化热处理TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接时,其接头的形成过程大致可分为3个阶段：形成紧密接触阶段、接触表面激活阶段及靠近活化中心的界面冶金结合区形成阶段。     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

YZTC4钛合金的超塑性及其等温精锻工艺参数研究

本文通过高温拉伸试验研究ＹＺＴＣ４钛合金的高温力学性能和超塑性能，探求该合金超塑性等温精锻工艺参数。研究结果表明，经过细化处理的ＹＺＴＣ４在Ｔ＝８５０℃和ε０＝１．３×１０－３ｓ－１的变形条件下，具有最佳的超塑性能，Ｍ值为０．８０，最大延伸率可达１０８０％。     

基于遗传算法的TC21钛合金高速车削工艺优化研究

通过TC21钛合金车削正交实验,测量表面粗糙度,基于响应曲面原理建立表面粗糙度预测模型,并以最大材料去除率为优化目标,采用遗传算法对不同表面粗糙度下的TC21钛合金高速车削参数进行优化,以期对生产实践起到一定的指导作用。     

置氢TC21合金粉末压制方程研究

为建立置氢TC21钛合金粉末的压制性能评价体系,和置氢TC21合金粉末室温模压成形过程压制方程,测定了置氢TC21合金粉末外加压力、压坯密度及压坯强度与合金粉末置氢量的关系,将试验数据代入推导的置氢TC21钛合金粉末的压制方程之中,采用VB求解超限定方程组,计算出方程中所含的3个参数的值,并最终定量研究了这3个参数与置氢量的关系,确定了占主导地位的成形机制,最终得到了置氢TC21合金粉末压制性能及压制方程,从而为精确控制置氢钛合金粉末模压成形提供了依据。     

Research on the diffusion bonding of superplastic magnesium alloy

The elevated temperature tensile experiments have been carried out on the magnesium alloy and results indicate that the magnesium alloy has excellent superplastic property.Gleebe-1500 testing machine was used in the diffusion bonding experiment on the superplastic magnesium alloy.Then,the shear stength of the joints under different conditions is obtained through shear testing and the optimum processing parameters for the diffusion bonding are achieved.By metallurgical microscope and scanning electron microscope (SEM),it is revealed that the micromechanism of diffusion bonding is the slide of grain boundaries caused by the growth of grains and atom diffusion of the superplastic magnesium alloy.     

Constitutive Equation with Varying Parameters for Superplastic Flow Behavior

In this study, constitutive equations for superplastic materials with an extra large elongation were investigated through mechanical analysis. From the view of phenomenology, firstly, some traditional empirical constitutive relations were standardized by restricting some strain paths and parameter conditions, and the coefficients in these relations were strictly given new mechanical definitions. Subsequently, a new, general constitutive equation with varying parameters was theoretically deduced based on the general mechanical equation of state. The superplastic tension test data of Zn-5%Al alloy at 340 °C under strain rates, velocities, and loads were employed for building a new constitutive equation and examining its validity. Analysis results indicated that the constitutive equation with varying parameters could characterize superplastic flow behavior in practical superplastic forming with high prediction accuracy and without any restriction of strain path or deformation condition, showing good industrial or scientific interest. On the contrary, those empirical equations have low prediction capabilities due to constant parameters and poor applicability because of the limit of special strain path or parameter conditions based on strict phenomenology.     

近α型、(α+β)型和近β型钛合金的高温力学性能

研究了近α型TA15和Ti60、(α＋β)型TC21和近β型TB17钛合金在100、400、500、600、650和700 ℃时的高温力学性能。结果表明,温度在100~500 ℃时,TB17合金的高温强度最高,TA15合金的高温强度最低,TC21合金的高温强度高于Ti60合金;当温度超过600 ℃后,TB17合金的高温性能变化幅度最大,强度最低,Ti60合金的变化幅度最小,强度最高,TC21合金的强度介于TA15与Ti60合金之间,并逐渐与TA15合金接近;当温度在100 ℃时,4种合金应变硬化和应变软化作用相当,应力-应变曲线处于较为平衡的状态;当温度在400 ℃时,TB17合金变形以应变软化为主,应力随着应变增加显著降低;当温度在600 ℃时,TC21和TA15合金变形也开始以应变软化为主,但TA15合金应力的下降幅度低于TC21合金;直到温度在650 ℃时,Ti60合金变形才以应变软化为主。