基于TLBO算法的316LN不锈钢高温流变应力方程参数反求

应用Gleeble-1500热模拟机,在变形温度900℃~1250℃、应变速率0.005s-1~0.5s-1条件下,通过高温拉伸实验研究316LN不锈钢的流变应力行为,分别采用参数反求法和传统的回归统计法计算流变应力方程参数并进行对比,结果表明,采用教学-学习算法(TLBO)反求流变应力方程参数更准确、高效,可用参数反求法替代传统回归统计法,从而快速获得材料流变应力方程参数。     

6061铝合金高温变应力方程参数反求

结合Gleeble- 1500热模拟机在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1条件下通过等温压缩实验研究6061铝合金的流变应力行为,采用未考虑温升效应的参数反求法及考虑温升效应的参数反求法求解流变应力方程参数,并与回归统计法得到的结果进行对比分析.结果表明:采用未考虑温升效应的参数反求法求解流变应力方程参数具有高效、准确等优点,计算峰值应力平均误差为5.17 MPa;与有限元软件结合考虑温升效应的参数反求法能够更好地描述真实的材料变形过程;3种方法得到的流变应力方程参数的偏差小于6.28％,采用多岛遗传算法与模拟退火算法反求得到的流变应力方程参数具有较好的一致性与可靠性,参数反求法可替代传统回归统计法快速获得材料大变形条件下流变应力方程参数.     

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。     

316LN不锈钢焊后热处理工艺及对残余应力的影响

在核聚变实验装置中广泛使用的316LN不锈钢材料,在焊接后出现较大的残余应力,使用焊后热处理法减少焊接残余应力。使用软件模拟计算出316LN不锈钢TTT、CCT和相组成图,获得了合理的焊后热处理工艺。结果表明,焊件平均残余应力减少幅度最大的发生在焊缝区,最小的发生在母材区。焊件沿着焊接方向,残余应力逐渐减少。     

316LN钢高温流变行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对核电主管道锻造专用钢316LN钢进行等温热压缩实验,研究了应变速率为0. 001、0. 01、0. 1和1 s-1,变形温度为900、1000、1100、1200和1240℃,压缩变形量为60%条件下的316LN钢的高温流变行为。实验结果表明,高温流变应力在一定变形条件下,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力-应变曲线特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述316LN钢的高温流变行为,确定其热变形激活能Q=411. 46 k J·mol-1,建立316LN钢的流变应力本构方程,其结果可为核电主管道锻造工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。     

316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。     

针对316LN不锈钢动态再结晶模型的DEFORM二次开发

根据已知的316LN不锈钢的动态再结晶模型,对DEFORM数值模拟软件的微观组织部分进行了二次开发,预测316LN热塑性变形过程中动态再结晶组织的体积分数和晶粒平均尺寸的变化过程,使热塑性变形过程的有限元变形一传热一组织演化耦合分析功能得到了增强。最后得出的模拟结果和实验结果能够很好的吻合,这说明二次开发是成功的,为以后对锻件的组织优化和控制奠定了理论依据。     

316L不锈钢25～300℃动态拉伸及流变应力计算

通过动态拉伸试验和断口形貌分析,探讨316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃的井下温度场范围内的动态应力-应变关系;根据温加工变形理论,分析316L不锈钢可膨胀筛管基管在25～300℃流变应力与塑性应变关系,应用金属的动态回复理论和动态应变时效理论,建立316L不锈钢可膨胀筛管基管在井下温度场及温加工变形条件下的本构方程,通过引入应变速率因子Z,得出316L不锈钢可膨胀筛管基管在温加工阶段的流变本构方程,为可膨胀筛管井下膨胀施工工程提供依据.     

316L不锈钢25～350℃中的拉伸行为及流变应力计算

通过高温试验装置在模拟井下工况温度25～350℃范围内进行了316L不锈钢的拉伸试验。结合拉伸试验数据、拉伸后微观结构以及断口形貌对316L不锈钢的25～350℃范围内的拉伸变形行为进行了探讨。应用温加工变形理论,建立了316L不锈钢在井下温度场环境中的形变本构方程。基于拉伸试验数据,计算了应变速率因子Z,变形激活能Q,建立了316L不锈钢温变形过程的流变应力计算模型,为完井设计中膨胀管膨胀施工提供了参考依据。     

316LN钢高温流动应力与动态再结晶模型

利用Gleeble热模拟压缩实验,研究316LN奥氏体不锈钢在温度950℃¹250℃、应变速率0.001s-11250℃、应变速率0.001s-1¹.0s-1下的高温变形特征,并测得相应的流动应力曲线。对实验数据进行计算拟合,建立加工硬化-动态回复和动态再结晶"两阶段"高温流动应力模型、动态再结晶百分数及晶粒尺寸模型。将所建模型写入有限元软件进行数值模拟,其结果与实验吻合,说明该模型准确可靠,可用于316LN热变形过程的数值模拟。     

316LN钢热成形过程损伤断裂模型与数值模拟

以核电用钢316LN为对象,研究其热成形过程中的开裂规律,以及变形开裂与温度、应变速率及应力三轴度等因素的关系;建立了高温状态下基于Bonora模型的损伤演化方程。进行了4种形状试样的镦粗实验,每种试样分别在20个不同压下率下进行镦粗,以获得开裂时的临界压下率。基于所建立的损伤演化方程,在与实验相同条件下应用MARC软件对变形中的开裂现象进行数值模拟,得到的开裂时压下率与实验测得的临界压下率基本一致,说明所建立的损伤演化方程能有效预测该材料的热成形开裂问题。     

用于ITER的316LN不锈钢热变形行为

通过在Gleeble-1500热模拟试验机进行高温压缩试验,以实验得到316LN奥氏体不锈钢真应力-真应变曲线为基础,并结合高温变形显微组织,对其动态再结晶行为进行研究,从而得到热激活能Q、热变形方程以及动态再结晶的基本规律,初步建议在生产轧制过程中,将轧制温度控制在1050℃左右,应变速率小于0.01 s-1为宜,为该产品生产提供了重要依据。     

基于计算机模拟的316LN不锈钢TIG焊接工艺

基于计算机模拟技术对316LN不锈钢板的TIG焊接过程进行了热变形分析。利用红外热成像法、X射线衍射法、超声检测等方法对焊接过程中的热循环、残余应力和变形进行测量,以验证计算机模拟结果的准确性。结果表明,红外热成像法是验证焊接接头处温度分布的有效方法。温度场、残余应力以及变形的计算机模拟结果与实验结果吻合度较高。     

核级316LN不锈钢焊接接头的组织结构变化

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射、X射线衍射仪和硬度测量仪等方法对核级316LN焊接接头不同区域的组织结构进行了系统研究,结果表明,焊缝区冷却凝固模式以铁素体-奥氏体（F-A）为主,残留的铁素体以蠕虫状或板条状形式存在奥氏体基体上,含量约为13.66%.熔合区宽度不统一,凝固模式以奥氏体-铁素体（A-F）为主,并且具有明显的外延生长趋势;热影响区发生不同程度的再结晶、晶粒长大和变形行为,Σ3晶界比例降低,而硬度和残余应力增大.     

固溶态316LN不锈钢的氧化行为

研究了固溶态316LN不锈钢在900～1200℃空气中的氧化行为。结果表明,316LN不锈钢在900～1200℃范围内氧化增重与氧化时间的关系遵从抛物线规律,氧化速率常数kT随温度的升高而增大;316LN不锈钢的高温氧化具有选择性,氧化首先发生于富Cr的晶界处;900℃时氧化轻微,氧化膜主要为Cr2O3,1000℃时氧化膜组成为Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4,1200℃时除Cr2O3和MnCr2O4外,还存在少量的FeCr2O4。316LN不锈钢的氧化激活能为278.765 kJ/mol,氧化速率常数为8.05×105exp{-278265/(RT)}。     

增氮降镍对316不锈钢热变形行为的影响

在变形量为60%,应变速率为0.01~0.1 s-1,变形温度为950~1100℃的条件下,利用Gleeble-1500D热模拟机对不同成分316不锈钢进行了单道次压缩试验,通过分析真应力-真应变曲线、变形后组织、热变形激活能,得到增氮降镍对试验钢热变形行为的影响。结果表明,在热变形条件下,试验钢均发生了动态再结晶;增氮降镍后,提高了试样的变形抗力,其热变形激活能显著增加,由420.26 k J·mol-1分别提高到514.28和473.7 k J·mol-1,抑制了动态再结晶的发生。     

316LN奥氏体不锈钢在预蠕变条件下位错的变化

在320℃(核电主管道AP1000近似运行温度)和600℃(液态用核电材料近似运行温度)条件下,分别在20和120 MPa的应力下老化500和2000 h进行316LN不锈钢预蠕变试验。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观测预蠕变后试样的微观组织。结果表明:在预蠕变阶段受到温度和应力作用,晶面滑移产生位错以及原有位错发生分解,被激活的位错在同一个平面内沿不同方向滑移移动,相遇时发生反应生成四边形或六边形的位错网络,随着温度以及应力增大位错网络消失。对于硬度变化而言随着温度从320℃升高到600℃时,显微硬度逐渐升高。     

Effect of grain size on creep properties of type 316LN stainless steel

The effect of grain size on creep properties of type 316LN stainless steel has been investigated at 600°C under different stresses. The initial strain at the beginning of creep tests decreased with the decrease of grain size. This was confirmed by the Hall-Petch relationship. The steady state creep rate decreased to a minimum value at the intermediate grain size (dm=80–130 μm) and then increased with the further increase of grain size. This result agreed with Garofalo's model stating that grain boundaries act simultaneously as both dislocation sources and barriers to dislocation movement. The rupture elongation at the intermediate grain size was minimal due to the cavity formed easily by carbide precipitates in the grain boundaries.