考虑摩擦效应的Ti60合金流变曲线修正

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对变形温度为850～950℃,应变速率为0.001～10s~(-1)和真应变为0.51条件下的Ti60合金试样进行热压缩试验,获得该合金在不同条件下的流变曲线。分别采用传统摩擦修正模型和改进摩擦修正模型对实测流变曲线进行摩擦修正。结果表明,摩擦效应对Ti60合金流变应力具有显著影响,通过使材料发生不均匀变形,导致流变应力的实测值高于真实值。与传统摩擦修正模型相比,经改进摩擦模型修正后的流变曲线能更准确地反映Ti60合金的流变应力对真应变的动态响应。随着应变的增加,摩擦效应对流变应力的影响提高。     

Ti60合金的流变应力行为及人工神经网络本构模型

采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对Ti60合金试样进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度为600～950℃,应变速率为0.001～10s~(-1)条件下的流变应力行为,并构建人工神经网络(ANN)本构模型。结果表明,Ti60合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的下降而减小。在不同的变形条件下,Ti60合金的流变应力-应变曲线分别呈现流动稳态型和流动软化型两种特征。基于ANN所建立的本构模型预测精度高,流变应力试验值与预测值之间的相对误差在±5%以内,平均相对误差为1.82%,且相关系数趋近于1,能准确地描述并预测Ti60合金的流变应力行为。     

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。     

新型亚稳β钛合金Ti2448的温变形行为及本构模型

采用压缩实验研究应变速率和变形温度对新型亚稳β钛合金Ti2448温变形行为的影响。热模拟压缩实验在Gleeble-3800热模拟机上进行,变形温度为473-673 K,应变速率为0.001-10 s-1,变形程度为45%。结果表明:在高、低应变速率下合金呈现不同的变形特性。低应变速率(0.001-0.1 s-1)下,流动曲线呈现明显的应变硬化特性;在10 s-1的高应变速率下,流动应力在达到饱和后,因温升效应而下降;在673 K变形温度下流动应力因材料内部相变而具有显著的应变速率负敏感性。基于分段外推饱和模型和改进的Voce模型分别构建Ti2448合金在温变形高、低应变速率下的流动应力模型;该模型得到的预测曲线(应力—应变曲线)和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448合金在温变形过程中的流动应力,其中,改进的Voce模型能同时较好地描述饱和型和非饱和型应变硬化特性。     

新型耐热合金TG700C热变形及动态再结晶行为

利用等温热压缩实验,研究了TG700C合金变形温度为1050~1250℃、应变速率为1~20 s-1、变形量为60%变形条件下的热变形及动态再结晶行为。对材料高应变速率下的变形热效应进行了温升修正,获得了该合金的流变曲线和热变形本构方程,热变形过程的表观激活能为Q=624.762 k J/mol。该合金经过温升修正后的流变曲线呈现稳态的流变应力,不同变形温度和应变速率下合金的流变应力存在差异。合金的动态再结晶形核方式为应变诱导晶界迁移形核,在高温低应变速率下,动态再结晶形核容易发生,再结晶的比例随着温度的升高和应变速率的降低而提高。     

建筑Al-Mn-Er-Zr合金屋面板的热变形行为研究

在Gleeble 3500热模拟试验机上,对半连续铸造Al-Mn-Er-Zr合金棒坯进行变形温度350～500℃、应变速率0. 01～10 s-1的高温压缩试验,建立了高温热变形稳态流变方程,并对流变曲线进行了温升修正。结果表明,在相同应变速率下,变形温度的升高会使Al-Mn-Er-Zr合金更容易发生动态再结晶;在相同变形温度下,随着应变速率的增大,Al-Mn-Er-Zr合金中流线组织逐渐粗化,锯齿化程度增大,动态再结晶晶粒有所细化。进行了Al-Mn-Er-Zr合金的应力-应变本构方程建立与求解,得出了在变形温度350～500℃、应变速率0. 01～10 s-1时的高温变形稳态流变方程;高温压缩过程中由温升造成的计算应力与实测应力的误差在10%以内,高温热变形稳态流变方程能够较好的表征Al-Mn-Er-Zr合金的高温流变行为。     

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...     

Ti14合金半固态塑性变形的热力模拟

利用Gleeble1500热/力模拟机研究了Ti14合金在应变速率为5×10-3～5 s-1,变形温度为1273～1423 K,变形量为60%条件下的半固态塑性变形行为。分析了合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,根据分析结果建立了Ti14合金半固态变形流变本构方程,结果表明:合金在半固态条件下存在明显的屈服现象,流变应力受温度和应变速率影响较大,稳态流变应力和峰值流变应力随温度的增加而减小,相同温度下,流变应力随应变速率的增加而增加,分析可能是由于液相含量和分布对初生α-Ti骨架的解聚作用所致。     

TiB95合金热压缩流变应力研究

利用Gleeble3500热模拟机,研究TiB95合金在高温塑性变形过程中的流变应力行为,试验应变速率为0.01～10s^-1,变形温度为850℃～1050℃,变形量均为60%。对TiB95合金真应力-真应变曲线进行分析,结果表明：在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而降低。同时,通过Zener-Hollomon模型建立的TiB95合金高温变形时的流变应力模型表征了变形温度、应变速率和变形程度对流动应力的影响,模型的计算精度较高,形变激活能Q为723.679kJ/mol。     

DP工艺Inconel 718合金高温流变曲线修正及应变本构模型

采用等温热压缩实验研究DP工艺Inconel 718合金在变形温度为900~1060℃,应变速率为0.001~0.5 s~(-1)条件下的高温流变行为,分析摩擦因数和绝热温升对真应力-真应变曲线的影响,并对摩擦引起的流变应力误差进行了修正,建立了基于应变量的应变本构模型。结果表明:随着应变速率的增大和变形温度的降低,摩擦因数的影响趋于明显,变形激活能和材料常数是应变量的函数。对引入应变量参数建立的用于预测工艺处理的Inconel718合金不同变形量时的流变应力本构模型进行误差分析,其实验值与预测值的相关性系数为0.998,平均相对误差绝对值为3.87%,能够用于准确预测不同变形量时合金的流变应力值。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200～450℃、应变速率为0.001～1.0s-1条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律.结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小.在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制.然而,当变形...     

AM80-xSr-yCa镁合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对一种新型AM80-xSr-yCa镁合金进行高温压缩变形实验,研究其在温度300℃~450℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的流变行为。高应变速率下,试样的变形热带来的温升不可忽略,对真应力-真应变的测量值进行相应修正后,求得了本构方程中的系列常量。结果表明,应变速率和变形温度的变化,强烈影响着合金流变应力的大小,流变应力值随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;金相组织观察表明,动态再结晶是该实验条件下晶粒细化和材料软化的主要机制,再结晶的程度主要受变形参数影响。变形温度越高,变形量越大,动态再结晶进行的越充分;应变速率越大,再结晶平均晶粒尺寸就越小。     

Constitutive Analysis to Predict High-Temperature Flow Stress in 2099 Al-Li Alloy

采用高温等温压缩试验并利用修正后的流变曲线,研究了2099 Al-Li合金在变形温度为300~500℃,应变速率为0.001~10 s-1,变形量(真应变)为0.7条件下的流变行为。结果表明:可用包含Z参数的双曲正弦形式来表征变形温度和应变速率对2099 Al-Li合金热变形行为的影响;将应变作为影响因素,求解了不同应变量下的材料常数,并构建了考虑应变的本构模型;统计分析结果表明,除了在变形温度为300℃,应变速率为10 s-1之外,该模型能够很好的预测2099 Al-Li合金高温流变行为。     

Ti2AlNb合金高应变率下流动应力特征与本构关系

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到Ti_2AlNb合金准静态拉伸曲线及高应变率下动态压缩应力-应变曲线,观察分析变形后试样的微观组织,研究其高应变率下的流动应力特征。结果表明:在应变率2500～7500 s-1范围内,Ti_2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应;应变率为5500、6500、7500s-1的3组试样中观察到了与加载方向约成45°的绝热剪切带。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti_2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地描述Ti_2AlNb合金在高应变率下的流动应力。     

Ti600合金的高温变形本构关系

采用GW-1200A型控制器配合高温加热炉在WDW-300电子万能试验机上通过等温压缩实验研究了Ti600合金在温度为25?800℃、应变速率为10-4和10-3 s-1条件下的热变形行为,获得了该合金在变形过程中的真应力-真应变曲线,建立了该合金的高温本构关系。结果表明:Ti600合金在较高的温度(600和800℃)下流变应力随应变速率增大而增大,在较低温度(25和300℃)时变化不太明显。在一定的应变率条件下,随着温度升高流变应力降低。考虑到Ti600合金在不同温度下的真应力-真应变曲线随温度变化的发展趋势,建立了修正的井上胜郎高温本构关系,与实验结果对比验证了模型是可靠的。通过扫描电镜(SEM)观察发现,在室温准静态压缩条件下Ti600合金的断裂形式以脆性断裂为主,同时在局部区域出现韧性断裂特征。     

Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B合金的本构方程以及加工图

在温度1323-1473 K,应变速率0.001-1 s-1的范围内研究了Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B 合金的热压缩变形行为,其真应力-真应变曲线表明合金在变形过程出现了动态软化行为。依据经过摩擦和温度修正后流变应力的曲线,获得了该合金的本构方程,其中Zener-Holloman指数方程描述了温度和应变速率对变形行为的影响,以此构建五次多项式组来描述应变对材料参数的影响,其预测结果与实验结果相符。同时,建立了该合金的热加工图,并据此加工图预测出该合金合适的加工参数为1343 K和0.02 s-1,且成功地完成了在工业生产条件下对圆柱形试样的锻造。     

S34MnV钢的高温压缩变形行为实验

针对大型船用曲轴曲拐所用材料S34Mn V合金钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对其进行高温压缩实验,研究了S34Mn V合金钢在变形温度为950~1250℃、应变速率为0.001~10 s-1和压缩变形量为70%条件下的高温变形行为,得到了其真实应力-应变曲线。分析了变形温度、应变速率对S34Mn V合金钢高温流变行为的影响。结果表明,变形温度和应变速率对流动应力影响显著,流动应力随变形温度升高而下降,随应变速率增大而上升;低的应变速率、高的变形温度,更易于动态再结晶的发生,有利于降低流动应力。     

ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测

在变形温度为523---673 K, 应变速率为0.001---1 s^-1的条件下, 采用Gleeble--1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热变形行为进行了研究. 结果表明, ZK60镁合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小. 其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段, 但在温度较高和应变速率较小时, 过渡阶段不很明显. 建立了一个包含应变的流变应力预测模型, 模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得, 预测的流变应力曲线与实验结果吻合较好.     

ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图

研究了ZK31-1.5Y镁合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热压缩变形特性,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线确定了该合金在实验条件下的热变形机制及最佳工艺参数。结果表明:ZK31-1.5Y合金的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶和动态回复软化机制为特征,峰值应力和稳态应力随变形温度的降低或应变速率的升高显著增加。合金功率耗散图和失稳图中分别包含了3个效率峰值区和1个马鞍形流变失稳区,峰区效率范围为38%~65%,叠加后形成的加工图给出了实验参数范围内热变形时的最优工艺参数,其热变形温度为350~450℃、应变速率为0.1~1 s-1。当应变量由0.1~0.6逐渐增大时对加工图分布规律影响不大。     

6082铝合金的高温本构关系

利用Gleeble-3500热模拟机,研究6082铝合金在350℃～500℃、应变速率10-2s-1～5s-1、最大变形程度60%条件下的热压缩变形行为。得到了高温下该铝合金的真应力-应变曲线。分析流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,建立了高温热变形的本构关系。推导出包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数所描述的高温流变应力表达式。为减少应变的影响,建立4阶多项式对材料参数进行拟合,得到改进的本构方程,并与实验值进行对比。结果表明,应变速率和变形温度对6082铝合金流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。该合金属于正应变速率敏感材料,合金热变形过程受热激活控制,激活能为145.977kJ/mol。