2024A铝合金高温流变行为及本构关系研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对2024A铝合金进行等温热轧,对其高温流变行为进行了研究。通过试验获得2024A铝合金在温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1时的真应力-真应变曲线。结果表明,2024A铝合金的流变应力与温度、应变速率和变形量之间呈非线性关系,流变应力随着应变速率增大而升高,随着变形温度的升高而降低。基于试验数据,分别建立考虑应变补偿的Arrhenius和修正的Johnson-Cook(M-JC)本构模型,引入统计学方法对模型精度进行量化评估:Arrhenius模型的平均相对误差和均方根误差分别为5.02%和5.88MPa,M-JC模型的平均相对误差和均方根误差分别为3.72%和5.27MPa,可见M-JC模型预测精度优于Arrhenius模型,说明M-JC模型能更为准确地描述2024A铝合金的高温轧制过程中的流变行为。     

A356铝合金的高温流变行为及本构模型研究

A356铝合金的高温流变特性和本构模型对其应力状态起着重要的作用,为铝合金流变成形过程的有限元模拟奠定了重要的基础.从A356铝合金轮毂铸造坯料上制取拉伸试样,利用Instron 3369型实验机进行等温拉伸实验,实验温度为300～375℃,应变速率为0.001～0.1 s-1.由此得到的真应力-真应变曲线表明,温度和...     

2A12硬铝合金热拉伸流变行为及本构建模

在变形温度350~500℃、应变速率0.01~1 s~(-1)条件下,利用Gleeble-3500热模拟实验机对2A12硬铝合金板进行热拉伸实验。结果表明:峰值应力随温度升高而减小,随应变速率提高而增大;随着应变速率减小,断裂总伸长率升高,而均匀伸长率降低;应变速率较低时,其断裂总伸长率在350~450℃时较高,升高到500℃时迅速降低,均匀伸长率则对温度变化不敏感;应变速率较高时,试样断裂总伸长率对温度变化不敏感,均匀伸长率随温度升高而降低。根据实验结果,采用Z参数建立的流变应力本构模型,能较好地描述2A12铝合金板材热拉伸变形下的流变行为。     

5A06铝合金的高温变形行为分析及本构模型研究

采用热模拟实验机对5A06铝合金进行了变形温度为300,350,400,450和500℃,应变速率为0. 01,0. 1,1和10 s-1不同热变形条件下的等温压缩实验,分析了变形温度和应变速率对5A06铝合金热变形行为的影响,基于实验数据建立了5A06铝合金的Johnson Cook初始本构模型,并在此模型基础上进行了修正。研究结果表明:5A06铝合金热压缩时的热变形应力与变形温度、应变及应变速率均有关,热变形应力随着应变的增大先快速增大,然后逐步减小直至稳定,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;与Johnson Cook初始本构模型相比,修正后的本构模型具有更高的预测精度,更能准确地表达5A06铝合金热变形应力与热变形条件之间的关系。     

基于单向拉伸的7A09铝合金本构方程

通过不同温度及应变速率下的单向拉伸试验,获得了7A09铝合金板材关键力学性能参数的变化规律。结果表明：在应变速率一定的条件下,当温度降低时,7A09铝合金的抗拉强度与流动应力随之升高,当温度升高时,断后伸长率有明显提高。基于Fields&Backofen本构方程,建立7A09铝合金温拉伸时的应力-应变本构模型,分析和探讨了在不同温度状态下7A09铝合金的强化规律。结果表明：7A09铝合金的应变强化指数随着温度的升高而减小,而应变速率敏感性指数则显著提高,应变速率的强化作用得到了显著增强。以温成形技术生产的桁条加强件为例,利用本构模型进行有限元模拟,确定成形速度为5000 mm·s^-1时,零件减薄率最小;温度为175℃时,零件壁厚分布最为均匀,最小减薄率仅为3.8%。     

6061铝合金高温拉伸流变行为

利用Gleeble3500热模拟试验机对6061铝合金进行高温拉伸实验,研究变形温度为365℃~565℃和应变速率为0.01s-1~1s-1条件下6061铝合金的高温拉伸流变行为。结果表明,6061铝合金属于正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算6061铝合金的应力指数n及变形激活能Q,获得其高温拉伸条件下的流变应力本构方程。     

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。     

6014铝合金板材温拉伸本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机,在变形温度为298~573 K、应变速率为0.0001~0.01 s-1时,针对6014铝合金薄板进行温拉伸实验研究,基于FieldsBackofen本构方程进行修正,建立了6014铝合金的温拉伸本构模型以描述6014铝合金温拉伸时的流变行为。结果表明:相同应变速率下,随着温度升高,6014铝合金的流变应力降低,伸长率先增加后下降,并且当温度为473 K时,伸长率达到最大值。通过断口扫描电镜照片分析了6014铝合金在473和573 K时断裂过程的差异,温度为473 K时,断口韧窝大且深,表现为典型的韧性断裂,而温度为573 K时,韧窝小且浅,表现为脆性断裂,从微观角度解释了不同温度下伸长率的差异。     

4032铝合金的高温压缩变形行为及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对4032铝合金在变形温度370～490℃、应变速率0.02～5 s-1的条件下的流变应力进行了研究.分析了变形温度和应变速率对4032铝合金高温塑性变形应力的影响,计算出了激活能和应力指数值.建立了4032铝合金的本构方程.     

7075铝合金高温力学性能及本构方程研究

在变形温度为440、460和480℃,应变速率为0. 001、0. 01和0. 1 s~(-1)的条件下,依次沿0°、45°和90°的轧制方向,对7075铝合金板材进行热拉伸试验,研究7075铝合金的高温力学性能。结果表明:7075铝合金的力学性能受变形温度、应变速率及轧制方向的影响,7075铝合金的抗拉强度随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增加,且抗拉强度的增长率比较大;抗拉强度在轧制方向为0°时最高,45°时次之,90°时最低。通过对7075铝合金热拉伸获得的试验数据进行参数拟合,建立了在不同轧制方向上的Arrhenius型本构方程。     

机车用弹簧钢高温拉伸本构方程的研究

采用DIL805A/T热模拟试验机研究了60Si2CrVAT弹簧钢在温度为900~1050℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下的高温变形行为。结果表明,在相同应变速率下,流变应力随变形温度的升高而降低,在同一温度下,流变应力随应变速率的增大而升高。使用修正的Arrhenius模型来描述60Si2Cr VAT弹簧钢高温拉伸变形时的本构方程,计算出变形激活能Q=331.21k J/mol,材料常数为A=3.176×10~(12),n=4.0643,a=0.01079 MPa~(-1),得到了高温拉伸本构方程。     

挤压态7075铝合金高温流变行为及神经网络本构模型

采用Gleeble1500D热模拟实验机研究挤压态7075铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.01～10s-1下单道次压缩过程的高温流变行为。结果表明:材料在350℃及以下变形时,流变应力曲线呈动态回复型;在温度为350℃以上、应变速率为0.1s-1时,流变曲线局部陡降明显;当应变速率为10s-1时,流变曲线发生波动,呈动态再结晶型;挤压态7075铝合金的流变应力曲线峰值应力及稳态应力均高于铸态合金的,且在变形温度较高时,挤压态材料更易于发生动态软化。基于BP神经网络建立挤压态7075铝合金的本构关系模型,预测值与实验值对比表明:所建立的本构模型整体误差在5.35%以内,拟合度为2.48%,该模型可以用于描述7075铝合金的高温变形流变行为,为该合金热变形过程分析和有限元模拟提供基础。     

2219铝合金高温本构模型及热加工图研究

为研究2219铝合金的高温流变行为及最佳热加工工艺窗口,采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为573～773 K和应变速率为0.01～10 s^-1条件下对2219铝合金进行了等温压缩实验,得到了不同应变速率和温度下的真实应力-真实应变曲线。根据2219铝合金流变数据的特性,提出了一种新的本构模型,并将其与经典模型的预测精度进行了对比。此外,利用构建的新本构模型推导出了2219铝合金的热加工图解析计算公式,并绘制了其热加工图。结果表明,2219铝合金是一种温度和应变速率高度敏感材料,其高温本构关系必须考虑温度和应变速率的影响。在低温下,Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型的预测精度较低,尤其在573和623 K温度下,其预测结果与实验数据存在较大误差。相比之下,新模型在不同温度和应变速率下的预测精度误差较小,并且明显优于Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型。这是因为新模型在lnσ和■之间采用了3阶精度逼近,而Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型只采用了1阶精度逼近。通过采用更高阶的逼近方法,新...     

7A85铝合金热压缩流变行为与本构方程研究

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温压缩试验,研究了7A85铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.001～1 s-1条件下的高温流变行为。研究表明,7A85铝合金在热压缩过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶;变形抗力随温度的降低而增加,当温度低于300℃时变形抗力增加明显,同时变形抗力随应变速率的增大而增大;应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius方程;采用线性回归方法获得了7A85铝合金高温条件下流变应力的本构方程。     

提高A356.2铝合金铸锭质量的试验研究

基于某铝业公司生产A356.2铝合金铸锭过程中遇到的质量问题,针对A356.2铝合金铸锭的氢含量、铸造偏析、铸锭组织晶粒度以及生产过程管理等方面的问题,进行试验分析和总结,把A356.2铝合金铸锭的质量提高到一个新的水平。     

7022铝合金的高温力学性能和材料本构方程研究

塑性成形过程中,金属在模具型腔中处于三向应力状态且其变形温度随着流变应变处于动态变化中,因此,合金的流变应力受变形温度、变形量等多因素的综合作用。利用高温压缩模拟试验和有限元分析软件,研究了7022铝合金在变形温度为350、400和450℃,应变速率为0.01、0.1、1和10 s^-1,总变形量为50%时的流变应力、变形温度与应变速率之间的关系;利用Arrhenius材料本构关系,构建了7022铝合金的材料本构方程。结果表明：在应变速率和变形温度的综合影响下,7022铝合金的峰值流变应力随着应变速率的增加以及变形温度的下降而升高,在变形温度为350℃、应变速率为10 s^-1的形变条件下流变应力达到最大,为156.0 MPa。并通过拟合曲线等方式得到7022铝合金的热激活能为144.332 kJ·mol^-1。     

C276合金高温拉伸变形的本构方程

采用电子材料试验机,研究C276高温合金在变形温度650℃～750℃、拉伸速度0.35mm/min～35mm/min条件下的高温拉伸变形行为,分析了变形温度、应变速率对C276合金变形行为的作用及影响规律。结果表明,变形温度和应变速率对合金流变应力有显著影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。在变形温度700℃、拉伸速度0.35mm/min和3.5mm/min时,曲线呈现出明显的稳态流变应力特征,合金变形机制以动态回复为主;在变形温度750℃时,随着应变量的增加,合金内发生动态再结晶。利用Zener-Hollomon参数建立了C276合金的变形抗力模型,求得变形激活能为327.66kJ/mol。为C276合金的热加工工艺制定,提供了理论和试验的依据。     

X12合金钢高温拉伸行为及Voce本构模型参数反求方法

为了研究X12合金钢的高温拉伸行为,在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行了温度为900～1200℃、应变速率为0.01～5 s^-1的等温拉伸试验,分析了变形参数对该材料高温拉伸行为的影响规律。为了精确确定材料本构模型参数,提出了一种基于多岛遗传算法的反求优化方法。基于拉伸试验数据,采用提出的本构模型参数反求优化方法建立了X12合金钢Voce本构模型。结果表明,X12合金钢的高温拉伸行为呈现出典型的加工硬化和动态回复特性,其流动应力受到温度和应变速率的显著影响。模型预测值与试验值之间的相关系数、均方根误差以及相对误差分布的期望值和标准偏差分别为0.9933、6.36 MPa、0.3057和6.2998,说明采用反求优化方法得到的X12合金钢Voce本构模型能够准确地预测该材料的高温变形行为。     

2219铝合金高温塑性变形应变补偿的本构模型

利用Gleeble-3500热压缩试验机,在不同的应变速率(0.01～01 s~(-1))和温度(350～500℃)获得了2219铝合金的真应力-真应变曲线,研究了2219铝合金的高温流动特性。然后,考虑到应变的影响,建立了应变补偿的双曲正弦本构模型。结果表明:2219铝合金流动应力随着变形温度降低和应变速率升高而增加。建立的应变补偿的双曲正弦模型能够很好地预测2219铝合金在高温变形过程中的流动行为。     

7055铝合金高温流变应力特征及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟机进行高温等温压缩试验, 研究了7055合金在变形温度为300～450 ℃、应变速率为10-2～10 s-1条件下的流变应力特征.结果表明, 该合金为正应变速率敏感材料,流变应力随应变速率的增加而增大,随温度升高而减小.流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳, 表现出动态回复的特征.通过线性回归分析计算出该材料的应变硬化指数n为5.776 83以及变形激活能Q为146.400 7 kJ/mol, 获得了该合金高温条件下的流变应力本构方程.