7AXX铝合金在热压缩状态下的流变行为

研究7AXX铝合金在热变形过程中的流变行为对于提高专用设备锻件综合性能、避免材料热开裂有重要意义。本文利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度360～460 ℃、应变速率0.001～1 s^-1的条件下,对7AXX铝合金铸锭进行高温压缩实验,研究了热压缩状态下温度和应变速率对该合金流变行为的影响程度,拟合得到了含Zener-Hollomon参数的7AXX铝合金流变应力表达式,建立了基于双曲正弦关系的合金热变形本构方程及热加工图。结果显示,变形温度及应变速率对7AXX铝合金的流变行为有显著影响。合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加。合金在热压缩过程中的应力指数为3.21,热激活能为137.31 kJ/mol。变形温度385～450 ℃、应变速率0.01～0.1 s^-1是适用于7AXX铝合金的热加工条件范围。     

低活化马氏体钢热变形行为及机理型本构建模研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了低活化马氏体钢在变形温度为850～950 ℃、应变速率为0.001～1 s^-1条件下的热变形行为。建立了流变应力本构方程,并评估了该方程的预测能力。绘制了低活化马氏体钢在不同应变下的热加工图。结果表明：在较高的应变速率条件下,该材料主要发生动态回复,在较高变形温度和较低应变速率下具有明显的动态再结晶特征;本构方程的预测结果与实验结果符合良好;变形温度870～930 ℃、应变速率0.001～0.01 s^-1和变形温度920～950 ℃、应变速率0.3～1 s^-1分别是真应变为0.4和0.6下最优的热加工区域。     

Zr-Sn-Nb-Fe-Cr合金热变形行为

应用Gleeble-1500热模拟机对Zr-Sn-Nb-Fe-Cr合金进行热压缩试验,研究该合金在600～980℃和应变速率0.001～50 s-1条件下的热变形行为.根据材料动态模型,计算并分析该合金的加工图.利用加工图确定了热变形的流变失稳区,并获得了试验参数范围内两个区域热变形过程的如下最佳工艺参数:热加工温度600～630℃,应变速率0.001 s-1;热加工温度高于980℃,应变速率1～10 s-1.     

新型锆合金包壳蠕变性能评价方法研究

为建立可用于新型锆合金的蠕变模型，本文根据新型锆合金的蠕变试验数据，研究了新型锆合金包壳管在温度为593～673 K、应力在60～160 MPa条件下的堆内外蠕变行为，采用锆合金经典蠕变模型对新型锆合金包壳蠕变性能进行了预测研究，从蠕变行为本构方程出发，研究并建立了新型锆合金包壳蠕变的初步评价方法，并进行了初步验证。验证结果表明：预测值和测量值符合较好，最大相对偏差在25%以内，模型符合锆合金堆内蠕变行为的变化。本研究建立了新型锆合金包壳蠕变模型，表达了其堆内蠕变规律，为新型锆合金的堆内行为的预测提供了支持。     

304不锈钢高温多轴非比例循环棘轮行为的粘塑性本构描述

对304不锈钢600℃下的非比例循环棘轮行为进行了系统的实验研究，在统一粘塑性循环本构模型的框架下对其进行本构描述，模型中，通过随动硬化背应力演化和各向同性变形阻力演化，对304不锈钢在非对称应力循环下的循环附加硬化流动特性进行模拟，在等温条件下，在各向同性变形阻力演化方程中引入温度项来考虑温度效应，在随动硬化应力演化方程中引入动态恢复项的衰减系数，反映材料在特定温度范围（500－600℃）下入最大应变幅值衰减记忆函数∧（q)和最大各向同性变形阻力衰减记忆系数ω反映加载历史对循环棘轮行为的影响，将模型应用于304不锈钢高温多轴循环棘轮行为及其对加载历史依赖性的描述中，预言结果与实验结果吻合较好。     

304不锈钢高温非比例多轴应变循环变形行为研究

为了对材料的高温应变循环变形行为进行精确的本构描述,在350℃和700℃下,对304不锈钢在不同加载路径下的单轴和非比例多轴应变循环变形行为进行了实验研究.讨论了材料在不同加载路径及不同工况下的循环硬化特性.研究表明:304不锈钢的高温非比例多轴应变循环变形行为具有明显的温度依赖性和路径依赖性.研究结果为后续循环本构模型的建立提供了实验基础.     

反应堆部件设计及寿命预测的有限元技术研究

为了能更好地设计、分析核反应堆部件以及预测其寿命,本文将Chaboche本构模型与损伤模型相结合,推导了Chaboche损伤本构模型。在弹性预测-径向返回和向后欧拉积分方法的基础上,研究了模型的隐式积分算法。将Chaboche损伤本构模型链接到ABAQUS有限元程序,并利用六面体单元模拟了某型反应堆部件材料的4种变形行为,计算结果与实验值吻合良好。     

基于耦合损伤本构模型的508-3钢循环塑性变形模拟

基于耦合损伤本构模型开展了508-3钢在200℃下的循环累积塑性变形模拟研究。通过单轴拉伸和循环加载实验获得了试验数据并拟合确定了材料的损伤本构模型参数,然后利用该本构模型模拟了材料的单调加载变形行为和循环累积塑性变形行为。与经典Chaboche模型的模拟结果相比,耦合损伤的本构模型能更好地模拟508-3钢的单调拉伸行为、应变和应力控制循环软化变形行为,且模拟结果与实验数据吻合良好,为508-3钢制造的核电设备的累积塑性变形模拟奠定了基础。     

应力循环下T225NG合金塑性累积行为研究

对应力循环下T225NG合金的塑性累积行为进行了试验研究,提出了预测棘轮饱和应变的本构关系及描述棘轮应变演化规律的指数型演化方程。讨论了蠕变效应对T225NG合金棘轮行为的影响．结果表明．应力幅越低,循环蠕变分量在塑性累积中的贡献越大。     

晶粒尺寸及应变率对金属铀压缩行为的影响

采用两种晶粒尺寸的金属铀试样进行了准静态及Hopkinson动态压缩实验,获得了金属铀的静、动态压缩应力-应变曲线,结合“应变冻结”实验和金相观测结果,分析了晶粒尺寸及应变率对金属铀压缩行为的影响。结果表明：在变形初期金属铀的主要变形机制为孪生,而晶间协调及晶粒破碎是变形后期的主要机制;晶粒越大,孪生在变形过程中的贡献越大,材料强度越低;两种晶粒尺寸的金属铀均具有显著的应变率效应,应变率越高,变形过程中启动的孪晶系越少。最后利用经验本构模型对实验结果进行了拟合,模型预测结果与实验结果吻合很好。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢低周疲劳随动硬化实验研究

为了研究单调加载对1Cr18Ni9Ti不锈钢材料后继循环塑性硬化和流动特性的影响,对该材料进行了带平均应变的低周疲劳实验研究.对不同应变幅值的对称应变及非对称的应变循环进行了屈服面半径和背应力演化分析,揭示了材料的随动硬化和各向同性硬化演化对应变幅值和平均应变的依赖性.实验结果为建立循环加载和单调加载耦合的复杂加载条件下的本构模型提供了实验基础.     

稀土元素Gd对2308双相不锈钢热变形行为的影响

为解决含Gd双相不锈钢热加工不足问题,本文以含2%Gd的双相不锈钢为研究对象,在不同温度下开展热模拟压缩实验,研究含Gd双相不锈钢热变形行为及组织演变。利用Gleeble-1500D热模拟试验机对含Gd双相不锈钢进行变形量为50%的单道次热变形试验。根据真应力-真应变曲线计算了该合金的热变形激活能Q_d,建立本构方程。同时对热变形后的组织进行了分析,探究稀土元素Gd对含Gd双相不锈钢热变形行为的影响,结果表明,在热变形过程中,合金的动态软化机制主要为动态再结晶。合金包含两种含Gd析出相,即条带状的脆性析出相M₃Gd相和M₁₇Gd₂相（M=Fe、Cr、Ni）,均为六方结构。当变形温度为1 050 ℃时,脆性M3Gd相破坏了基体的连续性,无法与基体协同变形,降低了合金的热塑性,导致合金在热变形过程中出现沿晶开裂。含Gd双相不锈钢适宜的热加工工艺区间的应变速率为0.01~0.1 s^-1,变形温度为950~1 000 ℃。     

CLAM钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3500热模拟试验机对中国低活化马氏体（CLAM）钢进行热模拟压缩试验,研究变形温度为950～1150 ℃、应变速率为0.01～5 s^-1和真应变为1.2条件下的热变形行为。建立了CLAM钢的本构方程,绘制了热加工图,并采用Leica-DMI5000M金相显微镜观察了CLAM钢在热加工稳定区和失稳区的变形条件下的微观组织。结果表明：在较高变形温度和较低应变速率条件下的主要变形机制是动态再结晶;在较低温度和较高应变速率下主要发生动态回复;应避免的失稳区存在于较低变形温度和较高应变速率区域。对比分析热加工图和变形后的组织得到最佳热加工工艺参数为变形温度955～1035 ℃、应变速率0.03～0.32 s^-1,在此条件下,功率耗散率大于36%。     

单片式核燃料板轧制过程的数值模拟研究

针对UMo合金单片式核燃料板锆合金包壳材料应变率相关的力学本构关系,推导出其三维应力更新算法,相应地编写了定义其本构关系的VUMAT子程序并验证了程序的正确性;建立了对UMo合金单片式板元件的框架轧制过程进行计算模拟的有限元模型;利用显式动力有限元法,计算分析了复合坯内部的变形以及接触压强在轧制过程中的演化规律。研究结果表明,利用VUMAT用户材料子程序能方便正确地定义材料应变率相关的本构关系;燃料芯体与盖板之间的轧制接触压力随时间而演化,在靠近宽度方向的对称面处具有最大的接触压力。本研究为优化UMo合金单片式核燃料板的制造工艺参数提供了理论基础和计算手段。     

基于一元应力参量的钛合金T225NG单轴棘轮演化模型研究

基于T225NG钛合金的单轴常温棘轮试验，本文研究了峰值棘轮应力对T225NG钛合金棘轮应变的影响。试验结果表明，常温单轴应力循环条件下材料棘轮应变随峰值棘轮应力的变化关系为一簇类线性的变化曲线，存在常值棘轮应力门槛值，峰值棘轮应力与该门槛值的关系可决定材料是否产生棘轮变形。由此，建立了一套一元应力能量控制的T225NG钛合金棘轮应变演化模型。该模型建模容易，适合棘轮应变预测的工程应用。     

锆合金的低周疲劳行为及其机理

锆合金的低周疲劳寿命遵循Coffin-Manson关系NβfΔεp=C1 .冶金状态、试验条件等皆影响锆合金的低周疲劳寿命.疲劳裂纹易在塑性应变不协调的区域形核,其扩展速率可用Paris公式表示为dα/dN=C2(ΔK)n .循环变形中的流变应力可分为摩擦应力和背应力.锆合金在循环变形中所呈现出的循环硬化、软化以及循环饱和状态主要取决于试验温度和应变幅,其作用机制各不相同.位错线、位错条带、胞结构和迷宫结构是锆合金低周疲劳典型的位错组态.     

ASME规范316H不锈钢高温蠕变本构方程解析与讨论

ASME 2021版规范提供了316H不锈钢的高温蠕变本构方程。基于正确使用本构方程进行高温设备应变和蠕变损伤评价的目的，本文解析了其各项的物理意义，分析了其关键参数对温度和应力的敏感性，对比了其预测值与ASME规范等时应力应变曲线数据。结果表明：该本构方程由快速瞬态、瞬态和稳态蠕变项来描述蠕变第一、第二阶段，其适用性受蠕变第三阶段起始时间和应力范围的限制，同时方程中快速瞬态蠕变速率常数存在勘误；方程在1 000℉(华氏温度)下所得应变较规范等时应力应变曲线更大，致使应变预测结果相对保守。因此，在满足ASME规范316H不锈钢高温蠕变本构方程适用性的前提下，可采用其评价高温设备在950、1 050、1 150℉下的结构完整性，而1 000℉下的相对保守。     

中子辐照下钼的低温热激活变形和辐照软化

本文对退火和应力释放两种热处理中,钼在低温变形条件下的中子辐照效应进行了研究。样品在高通量同位素反应堆的冷却剂温度下进行辐照,剂量在7．2×10^-5-0．28dpa（单个原子的辐照损伤位移）之间。拉伸测试在-50～100℃下进行,应变速度为1×10^-5～1×10^-2s^-1。基于拉伸测试数据的热激活分析被用来研究低温变形机理。退火后的钼在低剂量辐照后,出现辐照软化效应以及屈服应力对测试温度和应变速率的依赖性降低的现象。高剂量的中子辐照只会引起冷硬化。应力释放的钼与测试温度和屈服应力的应变速度的依赖性要弱于退火后的钼,而且其在辐照前后的屈服应力基本不变。激活参数实验值与位错模型的理论预测比较表明：四方应变位错反应的弗舍尔模型预测了清除作用,与双纽模型相比较,其对激活过程进行了更好的描述。辐射与测试温度及应变速率之间不断减弱的依赖关系可以用因中子辐照造成的间隙溶质的俘获作用而引起有效应力的降低来解释。     

304不锈钢高温非比例多轴棘轮行为实验研究

为了对材料的高温棘轮行为进行精确的本构描述,在350℃和700℃下,对304不锈钢的单轴和非比例多轴棘轮行为进行了系统的实验研究.讨论了材料在不同加载路径以及不同工况下的棘轮变形特性,揭示了304不锈钢非比例多轴棘轮行为的平均应力和应力幅值依赖性,以及温度依赖性和路径依赖性.     

粘弹阻尼材料动态本构关系研究

对丁基橡胶粘弹阻尼材料进行了不同温度的频率扫描和动态位移扫描实验.基于RT模型,本文提出了改进的M-RT模型,该模型同时考虑了温度、频率和动态位移对材料动态力学行为的影响,通过与实验结果比较分析,表明该模型能较好地描述该材料在宽温、宽频和宽动态位移的动态力学行为和预测温度、频率和动态位移对应力-应变迟滞回线的影响.