应变速率对Ti1023合金室温拉伸性能的影响

研究了在室温拉伸试验过程中,不同应变速率对Ti1023钛合金力学性能的影响。结果表明,抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率受应变速率变化的影响较小。屈服强度对应变速率比较敏感,随着应变速率增加,屈服强度不断提高,本试验条件下的屈服强度变化范围超过15%。并根据不同应变速率下的屈服强度,得到了应变速率和屈服强度的关系。根据应力-应变曲线以及拉伸前后试样的显微组织变化,发现Ti1023合金拉伸过程伴随应力诱发马氏体相变。     

应变速率对Sn-9Zn共晶合金拉伸性能的影响

Sn—9Zn合金室温的拉伸曲线上存在一个较宽的无加工硬化区域，合金的最大拉伸应力对应变速率敏感，随着应变速率的增加，最大拉伸应力增大，对应变速率与抗拉强度关系的拟合获得了这种合金的应变速率敏感指数为0．097．SEM观察表明，裂纹在棒状Zn与基体的界面处萌生．合金的拉伸断口特征随应变速率的增加从典型的韧窝状延性断裂向半解理脆性断裂过渡。     

退火态TC4钛合金型材高温拉伸行为研究

采用单向拉伸试验研究了热轧退火态TC4钛合金型材的高温变形行为,分析了变形温度和应变速率对TC4钛合金力学性能的影响。结果表明,当拉伸速率不变时(0.236～1mm/min),抗拉强度随温度的升高而降低;当变形温度分别在773、993和1 093K下保持恒定时,合金的抗拉强度受拉伸速率的影响较小,抗拉强度基本保持不变;当变形温度为1 093K时,合金的抗拉强度随拉伸速率的增加而增加;随着变形温度提高或者拉伸速率降低,断口中韧窝数量越来越多,且韧窝的形状逐渐趋于规则,试样的断裂方式由脆性断裂和韧性断裂的混合型断裂转变为韧窝聚合型延性断裂,最后转变为韧性断裂。     

TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

Zr—4合金棒真应力—真应变曲线的测试及处理

本文测试了Zr-4合金棒真应力-真应变曲线,并且进行了由於缩颈造成的三轴应力效应的修正。对真应力-真应变曲线进行了数学处理,给出了Zr-4合金的全面拉伸性能。     

高应变速率对挤压态AZ61镁合金力学行为的影响

采用光学显微镜对挤压态AZ61镁合金的显微组织进行了观察,利用Hopkinson杆杆测试技术对挤压态AZ61镁合金进行了高应变速率冲击拉伸试验,测定了该合金在不同应变速率下的完整动态应力-应变曲线;对该合金在高应变速率下动态应力-应变行为及其应变速率对挤压态AZ61镁合金的屈服行为及其断裂机制的影响进行了分析.结果表明,在整个加载过程中,材料的弹性模量变化很小;在拉伸过程中,该材料表现出明显的屈服点.随着应变速率的增加,材料的抗拉强度相应增大,失稳应变相应减小,但表现出的应变速率强化效应不明显.采用SEM对其断口进行分析,结果表明挤压态AZ61镁合金拉伸断口对应变速率不敏感,表现为以韧性为主伴有少量解理特征的混合断裂.     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究及加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度850～980℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为。根据应力–应变曲线分析了该合金的流变应力变化特点,建立了该合金的Arrhenius型本构方程及加工图。结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金应力影响显著;本实验测得的平均激活能为587.2 kJ/mol;该合金合适的加工条件为<0.6 s-1,温度大于850℃。     

5A90铝锂合金Nd:YAG激光焊缝组织的晶粒形态与晶粒取向

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度850～980℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50％条件下的热变形行为.根据应力-应变曲线分析了该合金的流变应力变化特点,建立了该合金的Arrhenius型本构方程及加工图.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金应力影响显著;本实验测得的平均激活能为587.2 kJ/mol;该合金合适的加工条件为ε＜0.6 s-1,温度大于850℃.     

Al-7Si-Mg铝合金拉伸过程应变硬化行为及力学性能模拟研究

建立了时效析出动力学模型、强化模型以及应变硬化模型,针对Al-7Si-Mg合金开展拉伸性能模拟研究。时效析出动力学模型可以模拟析出相密度、尺寸、分布、体积分数、基体中元素含量等微观组织参数,并结合强化模型获得合金的屈服强度。通过应变硬化模型可模拟合金在拉伸过程的应力-应变曲线,并结合关系式(σ_(UTS)-σ_Y)=m·σ_Y+n+f(T_(ss))获得合金的抗拉强度和延伸率。本工作首先模拟了Al-7Si-0.4Mg合金的析出相特征参数及屈服强度并进行实验验证,分析了模拟结果与实验结果之间存在偏差的可能原因。采用应变硬化模型模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在拉伸过程的应力-应变曲线,分析时效处理和铸态组织细化程度对位错存储速率、动态回复速率及合金的应力-应变曲线的影响规律。采用本模型预测了Al-7Si-0.4Mg合金在不同时效温度下的抗拉强度和延伸率,并与实验结果进行对比,分析了二次枝晶臂间距对拉伸性能的影响。最后,对模型存在的局限性及影响拉伸性能预测精度的因素进行了分析。     

航空TC4钛合金高温力学性能

在温度200~1000℃、应变速率0.1~4 mm/min条件下对航空TC4钛合金进行高温拉伸试验,研究了拉伸温度和应变速率对钛合金力学性能的影响。采用金相显微镜和SEM进行微观组织及形貌观察、使用显微硬度计进行硬度测试,并用XRD进行物相分析。结果表明:随拉伸温度的升高,该合金的屈服强度和抗拉强度线性降低;伸长率先升高后降低;高温断口呈现蛇形滑移微观形貌,白色絮状物为钛的氧化物;硬度呈折线性变化趋势。随拉伸速率的增大,屈服强度和抗拉强度增大,伸长率先增大后减小。     

激光沉积制造TC4/TC11直接过渡界面组织及性能研究

通过激光沉积制造(LDM)技术制备了TC4/TC11双合金直接过渡试样,并对其进行了去应力及固溶时效热处理。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和硬度计对试样的显微组织和拉伸断口进行了观察,并对其拉伸性能和显微硬度进行了测试及分析。结果表明,沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显;对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,TC4/TC11双合金直接过渡处的抗拉强度与TC4抗拉强度相近,TC4/TC11双合金直接过渡处的塑性低,拉伸断口为韧性断口,室温拉伸的断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金直接过渡界面的性能良好;对该双合金直接过渡处的组织分析解释了其硬度变化的趋势。     

应变速率对Ti6Al4V合金室温拉伸性能的影响

研究了应变速率对Ti6Al4V合金室温拉伸性能的影响规律。试验结果表明,应变速率对合金的抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率影响较小,而对屈服强度影响较大。通过对试验数据进行拟合分析发现,在拉伸速度的对数与屈服强度关系图中存在一拐点,在拐点之前应变速率对屈服强度影响较小,在拐点之后随着应变速率的增加屈服强度不断提高。     

基于棒材拉伸试验确定金属材料真实应力应变关系的研究

根据颈缩段塑性变形前后体积不变的原理,并假设拉伸试棒颈缩后的轮廓为圆弧,推导出了颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径的计算公式。依据计算出的颈缩段最小直径和颈缩段轮廓半径,可以计算出材料的真实应力和真实应变。考虑到试样颈缩部位处于三向应力状态下,对计算得到的真实应力依据Bridgman的应力公式进行了修正。通过采用的真实应力应变的计算方法,对TC4材料单向拉伸的试验数据进行处理,获得了TC4材料的真实应力应变曲线。基于TC4真实应力应变曲线和拉伸试验条件,建立TC4材料单向拉伸试验的有限元模型,利用获得的力和位移曲线与单向拉伸试验获得的曲线进行比较,结果高度吻合,证明了这种计算真实应力应变方法的可行性和工程实用性。     

基于加工图的2种TC4-xFe合金的热变形行为

利用Gleeble 3800热模拟试验机对2种TC4-x Fe合金在应变速率范围为1~10 s~(-1),变形温度介于800~950℃之间,工程应变量为60%条件下的热变形行为进行研究。通过对应力应变曲线的分析研究,建立了以变形温度、应变速率和真应力为参数的本构方程。TC4-0.18Fe和TC4-0.55Fe合金计算得到的变形激活能分别为550.77和420.57 k J/mol。基于动态材料学模型,构造出合金在真应变为0.92下各自的加工图,借此来评估合金的流变失稳区并优化相应的工艺参数。结果表明:这2种合金的理想加工条件为950℃/5~10 s~(-1),功率耗散效率分别为0.52和0.47。     

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%。     

变形温度对TC4合金中温塑性变形行为的影响

基于热模拟压缩试验,研究了变形温度对TC4合金中温塑性变形过程中流动行为和微观组织演变的影响.热模拟压缩试验参数为560～660℃、0.1～50.0 s-1.结果表明,随着变形温度的升高,TC4合金的流动应力逐渐降低;随着应变速率的升高,变形温度对TC4合金流动应力的影响幅度逐渐降低;TC4合金中温塑性变形时的温度敏感性指数随应变和应变速率的增加而降低;随变形温度的升高,TC4合金微观组织均匀程度提高,α晶粒逐渐清晰可辨.     

TC4-ELI合金高温拉伸性能研究

采用的TC4ELI合金是一种新型损伤容限钛合金。对该合金板材在550～700℃进行单向热拉伸实验。通过高温拉伸实验测得该合金的性能参数。最终得到了该材料的真应力-真应变曲线、塑性性能、微观组织等。实验结果可为TC4ELI合金在该温度范围内的热塑性成形提供理论基础。     

5A06铝合金超塑性变形力学特性

采用等应变速率拉伸方法研究温度和应变速率对5A06合金超塑性变形力学性能的影响。结果表明,在温度375℃~500℃时,应变速率对5A06铝合金的流变应力及抗拉强度有显著影响,流变应力及抗拉强度随着应变速率增大而增大;在一定的应变速率下,流变应力随着变形温度的升高而降低。基于Backofen本构方程,对5A06铝合金在不同温度状态下的强化规律进行分析,结果表明,随着温度的逐渐升高,应变速率敏感性指数先增大后减小,5A06铝合金最佳的超塑性参数为温度T=400℃,应变速率ε=0.005s-1。     

Al-7Si-Mg铸造铝合金拉伸过程应力-应变曲线和力学性能的模拟

屈服强度、抗拉强度和伸长率是Al-7Si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值。本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程的应力-应变曲线和相应的拉伸力学性能。针对Al-7Si-0.4Mg合金,开展相应的实验研究,获得不同时效工艺下的拉伸应力-应变曲线以及力学性能数据,归纳出σUTS-σY与σY之间的关系式。模拟了该合金在180℃时效条件下屈服强度、抗拉强度和伸长率随时效时间的变化规律并进行实验结果对比,同时分析了时效工艺对合金应变硬化的影响规律。     

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。