考虑应变补缩的6063铝合金高温流变应力本构方程(英文)

为了建立精确模拟6063铝合金高温流变应力的本构方程,在温度为573~773 K和应变速率为0.5~50 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟机进行等温热压缩实验。结果表明:可以采用参数Z描述温度和应变速率对6063铝合金热变形行为的影响,建立的本构方程中的材料常数(α,n,Q和A)可以表示成应变的4次多项式函数。模拟结果表明:所建立的本构方程能精确预测6063铝合金高温流变应力,因此,本构方程适合用于模拟热变形过程,如挤压和锻造,并且可以在工程应用中正确设计变形参数。     

3003铝合金热变形流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟机进行圆柱体压缩实验．研究了3003铝合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0．01～10s^-1、真应变为0～0．8条件下的流变应力特征。结果表明．流变应力随温度升高而降低，随应变速率的提高而增大；在应变速率小于10s^-1。时，3003铝合金首先出现加工硬化，流变应力达到峰值后单调下降，趋于平稳，表现出动态回复的特征；而在应变速率为10s^-1、变形温度在350℃以上时，合金发生了局部动态再结晶；可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述3003铝合金热压缩变形时的流变应力行为。     

3003/4004层合板铝合金热变形行为研究

利用Gleeble3500热模拟机对3003/4004层合板铝合金进行了热压缩模拟实验,研究了在变形温度分别为300℃,350℃,400℃和450℃ 以及应变速率分别为0.05s-1、0.5s-1、5s-1、25s-1时的变形条件下3003/4004层合板铝合金的热变形行为。合金的热压缩曲线显示在开始阶段由于加工硬化效应应力应变曲线迅速上升,随后由于合金的软化,应力应变曲线进入平稳状态。根据实验结果可以看出合金的峰值应力随着应变速率的升高而升高,随着温度的升高而降低,最后根据实验结果求得了描述应变速率、变形温度以及流变应力三者之间关系的本构方程。     

热压缩7075铝合金流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟高温压缩变形试验,研究了7075铝合金高温塑性变形时的流变应力行为.结果表明,应变速率和变形温度的变化影响合金稳态流变应力的大小,在变形温度为350～500℃、应变速率为0.01～1 s^-1的条件下,随变形温度升高,流变应力降低;而随应变速率提高,流变应力增大;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关系,可用Zener-Hollomon参数描述7075铝合金高温塑性变形时的流变应力行为.     

热压缩7075铝合金流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟高温压缩变形试验,研究了7075铝合金高温塑性变形时的流变应力行为。结果表明,应变速率和变形温度的变化影响合金稳态流变应力的大小,在变形温度为350～500℃、应变速率为0.01～1s-1的条件下,随变形温度升高,流变应力降低;而随应变速率提高,流变应力增大;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关系,可用Zener-Hollomon参数描述7075铝合金高温塑性变形时的流变应力行为。     

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。     

5083铝合金热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上,当变形温度为300-500℃、应变速率为0.01-10 s^-1、真应变为0-0.8时,采用圆柱体等温热压缩实验研究5083铝合金变形流变应力行为。通过分析流变应力指数函数中系数A、β与应变的关系,建立Zener-Hollomon参数的指数关系本构方程。运用该本构方程对5083铝合金不同应变速率、变形温度及应变条件下的流变应力进行预测,发现流变应力预测值与温升修正值吻合得相当好。     

6082铝合金热变形流变应力曲线修正与本构方程

利用Gleeble 3500热模拟试验机研究了6082铝合金在300℃~450℃、0.001s-1~1s-1条件下的流变力学行为。基于摩擦修正理论,优化摩擦修正方法,获得材料流变曲线并构建全应变本构方程。结果表明,在应变速率为1s-1的变形过程中,温度波动较小,对应力的影响较小,由温度波动造成的应力波动1MPa;通过线性回归分析计算得到6082铝合金材料的应变硬化指数n=5.78以及变形激活能Q=155.98kJ·mol-1,构建6082铝合金高温条件下的全应变本构方程,对流变应力预测的最大误差10%,平均相对误差为1.52%。     

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。     

5083铝合金热压缩变流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上,当变形温度为300～500 ℃、应变速率为0.01～10 s-1、真应变为0～0.8时,采用圆柱体等温热压缩实验研究5083铝合金变形流变应力行为.通过分析流变应力指数函数中系数A、β与应变的关系,建立Zener-Hollomon参数的指数关系本构方程.运用该本构方程对5083铝合金不同应变速率、变形温度及应变条件下的流变应力进行预测,发现流变应力预测值与温升修正值吻合得相当好.     

2124铝合金时效成形回弹预测

为预测2124铝合金时效成形的回弹量,对时效成形过程进行了理论分析,提出了通过应力松弛量计算时效成形回弹的方法。进行了单向应力松弛试验,得到2124铝合金应力松弛行为的数学表达式,推导出回弹后零件半径的计算公式,并通过实验证明其有效。运用得到的公式研究了弯曲半径、零件厚度和时效时间对回弹量的影响,得到了相应的变化规律和回弹量的下限值,并且给出时效成形回弹成因的解释,并提出材料的应力松弛极限是时效成形回弹的成因之一。     

LY12铝合金板材本构模型的构建及验证应用

通过单向拉伸实验测定了LY12铝合金与轧制方向呈0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°方向的拉伸力学性能。基于拉伸实验所得数据,通过超静定方程组优化求解了Hill48与Barlat89各向异性屈服准则的未知参数,并对比了二者对材料屈服行为的预测精度。此外,使用修正的Voce硬化模型,准确地描述了LY12铝合金的宏观硬化行为。结合板材拉深实验,进行了有限元模拟,将实验结果与模拟结果的筒壁高度和壁厚分布进行对比分析,验证了所建模型的准确性。结果表明,Hill48屈服准则对LY12铝合金的各向异性行为预测更为准确,而修正的Voce硬化模型能够精确地描述LY12铝合金的硬化规律。     

New approach for modeling flow stress of aluminum alloy 6A10considering temperature variation

The flow stress behavior of aluminum alloy 6A10 was studied by the hot compression tests at temperatures from 350 °C to 550 °C and strain rates from 0.1 s^?1 to 10 s^?1 with Gleeble-1500 thermo-mechanical simulator. The result demonstrates that the temperatures of specimen differ from initial ones affected by deformation conditions, and that the softening mechanism is dynamic recovery. A new approach was proposed to analyze the flow stress character directly from actual stress, strain, temperature and strain rate data, without performing any previous flow stress correction caused by temperature variation. Comparisons between the experimental and predicted results confirm that the established flow stress model can give reasonable estimation, indicating that the mentioned approach can be used in flow stress model analysis of the materials that undergo only dynamic recovery based on the data obtained under variable deformation temperature.     

容器用3003铝合金箔的研制

为了开发出能冲制多腔快餐容器的铝合金箔材,通过调整3003铝合金的化学成分,制定合适的退火工艺制度,改进了3003铝合金H24状态箔的工艺性能。用铸轧坯料生产出了能冲制三腔容器的铝合金箔材,使3003铝合金箔成为替代塑料、泡沫塑料的环保型快餐容器材料。     

Microstructural evolution of aluminum alloy 3003 during annealing

The microstrucmral evolution of cold-rolled aluminum alloy 3003 during annealing was investigated by means of micro-hardness measurement, electrical resistivity measurement, optical microscopy and transmission electron microscopy. The interaction of recrystallization and precipitation of aluminum alloy 3003 was also discussed. The results show that the recrystallized grain size of cold-rolled aluminum alloy 3003 is strongly affected by precipitation during annealing, When precipitation occurs prior to recrystallization at low temperature（300 ℃）, the grain structure becomes coarse, and the precipitation process is affected by the presence of lattice defects, i.e. high cold reduction results in a large number of precipitates. When annealing at 500 ℃, however, for the recrystallization is prior to precipitation, the precipitation is independent of cold deformation reduction and a fine, equiaxed grain structure is obtained.     

3003铝合金双零箔的研发

对3003铝合金熔体彻底除气、除渣,控制铸轧坯料的冶金质量;采取610℃36 h均匀化处理,控制坯料的内部组织;在箔轧过程中合理安排轧制道次和退火工艺,控制箔料的加工硬化程度。生产出了力学性能优于1235铝双零箔的3003铝合金双零箔。     

3003铝合金热变形机制及其加工图

对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300 ～500℃、应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩热模拟实验.采用材料动态模型建立该合金的热加工图,并结合OM和TEM等测试方法对热变形后的微观组织进行分析,确定了该合金的热变形机制图.结果表明:该合金加工失稳区为变形温度300 ～380℃、应变速率1.0～10.0s-1的区域,热变形加工的最佳工艺参数为变形温度380～430℃、应变速率1.0～～10.0 s-1,在该区域合金主要发生动态再结晶.     

2024/3003铝合金的高温退火研究

采用双流浇注连续铸造方法获得了在过渡层上具有宏观成分梯度分布的2024/3003铝合金.通过组织观察和力学性能测试研究了该合金高温退火后的组织和性能变化.结果表明,2024/3003铝合金经480℃高温退火后,内层合金的洛氏硬度比铸态时的大幅提高,但随退火时间的延长,硬度的增幅很小,这种硬度变化是由于合金元素在α基体中固溶强化引起的.外层合金的硬度随退火时间的延长则明显降低,这是由于基体组织发生了再结晶和晶粒长大,而合金的固溶强化效果有限;高温退火对2024/3003合金的宏观成分梯度分布影响很小.     

基于应变影响的7A09铝合金等温压缩流动应力模型

在Gleeble-1500型热模拟压缩机上研究7A09铝合金在温度为633~733 K、应变速率为0.01～10.0s-1、最大变形程度为60%条件下的高温流动行为;基于7A09铝合金高温压缩时的流动应力特征,建立反映应变影响的7A09铝合金流动应力模型.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流动应力显著降低;当应变超过一定值后,随着应变的增加,高、低应变速率下合金的流动应力变化趋势不同;建立的流动应力模型的计算值与实验值之间的最大误差为7.77%,平均误差为2.69%;与不考虑应变影响的流动应力模型相比,该模型的拟合精度高,能较好地描述7A09铝合金高温变形过程中的流动行为,为铝合金高温变形过程的数值模拟奠定了较好的基础.