新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

挤压态阻燃钛合金高温变形行为及机理

通过等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究一种挤压态组织的阻燃钛合金在变形温度900~1150℃,应变速率0.001~1 s~(-1)条件下的高温流变应力和组织演变,基于热压试验数据计算变形激活能。结果表明:此种阻燃钛合金流变应力-应变曲线具有应力峰值和流动软化特征,高温变形是扩散控制的过程,软化机制以动态回复为主,但在应变速率较高时会发生局部连续再结晶,而在应变速率较低时晶界运动比较明显。     

TB9钛合金热变形本构方程的建立

使用Gleeble-3800热模拟试验机在850~1050℃、应变速率0.01~10 s~(-1)、变形程度为70%的条件下对铸态TB9钛合金进行热变形行为研究。通过Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了TB9钛合金热变形的本构方程。结果表明:TB9钛合金流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;在本试验条件下,TB9钛合金软化机制主要为动态再结晶,随温度降低动态再结晶现象变得明显;所建立的本构方程与试验值吻合较好,为TB9钛合金有限元模拟及制定锻造工艺提供了理论依据。     

基于软化机制的TC18钛合金本构关系研究

通过TC18钛合金热模拟压缩实验,得到不同变形条件下的高温变形真应力-真应变曲线.通过加工硬化和动态软化效应,分析变形参数变化对TC18钛合金应力-应变曲线形态和峰值应力的影响.不同变形条件下,TC18钛合金流变曲线呈现出相似的特征,而峰值应力对变形参数的变化却十分敏感.通过Poliak-Jonas准则,分析了不同条件下TC18钛合金在高温变形过程中的软化机制.相同温度下,动态再结晶机制主要发生在低应变速率下的高温变形过程中,并且软化机制的选择对温度不敏感.基于传统的Arrhenius型方程,针对TC18钛合金热变形过程中不同的软化机制,分别建立动态再结晶和动态回复机制下的本构方程.针对识别出的TC18合金在不同变形条件下的软化机制,通过适用的本构模型来描述TC18合金在应变为0.7时真实应力对变形温度、应变速率的响应过程.以动态再结晶为主要软化机制的变形过程,其变形激活能和应变速率敏感系数远远大于以动态回复为主的过程.     

5083铝合金热压缩应力-应变曲线修正与热加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对圆柱体5083铝合金试样进行温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下的热压缩试验。对实验获得的真应力应变曲线进行摩擦修正,依据摩擦修正后的应力应变曲线计算本构方程,采用包含Zener-Hollomon参数的本构方程描述摩擦修正后的5083铝合金流变应力行为,其热变形激活能为164.17 kJ/mol。根据摩擦修正后的真应力-应变曲线绘制热加工图,随着真应变的增加,失稳区域向着高应变速率、高变形温度区域扩展,5083铝合金适宜热变形工艺参数:变形温度为400～500℃、变形速率为0.01～0.1s~(-1)与340～450℃、变形速率为0.001～0.01 s~(-1)。随着变形温度升高与应变速率降低,晶粒内位错密度减少,主要软化机制逐渐由动态回复转变为动态再结晶。     

超高强DP980钢的动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强DP980钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为900~1 200℃、应变速率为0.05~30s~(-1)条件下的动态再结晶行为,分析了变形温度和应变速率对真应力-真应变曲线的影响。结果表明:超高强DP980钢在变形过程中,存在动态再结晶和动态回复两种软化机制,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越容易发生;同时,得到了发生动态再结晶时的形变激活能,建立了峰值应变模型、动态再结晶临界应力模型和动态再结晶动力学模型。     

锻态TB9钛合金高温压缩行为数值模型研究

在Gleeble 3500热模拟试验机上对锻态TB9钛合金在变形温度1 003~1 103 K、变形速率1~0.001 s-1进行了等温压缩变形处理。基于真应力-应变曲线建立了锻态TB9钛合金高温变形稳态流变方程。结果表明,TB9钛合金的峰值应力随变形温度的提高和应变速率的减小而降低,达到峰值应力后,在加工硬化和流变软化共同作用下进入稳态流变阶段;获得了锻态TB9钛合金高温变形的本构方程。     

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。     

铸态ER8车轮钢的热变形行为及本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为900～1250℃、应变速率为0.001～1 s-1的条件下对铸态ER8车轮钢进行热压缩试验,得到真应力-真应变曲线.结果发现:其真应力-真应变曲线符合动态再结晶型软化机制,变形初始阶段,材料发生硬化,真应力快速增加,随着变形的继续,材料发生动态回复,加工硬化速率...     

基于MATLAB的铸态C19400合金高温变形行为及本构方程

通过Gleeble-1500D数控动态热-力学模拟试验机对铸态C19400合金进行了高温等温热压缩试验,研究了该合金在变形温度700～950℃,应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的高温变形行为。结果表明:在同一应变速率下,铸态C19400合金的流变应力随温度的升高而降低,在同一变形温度下,合金流变应力随应变速率的升高而升高。应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s~(-1)时,动态软化以动态回复为主;应变速率为10 s~(-1)时,动态软化以动态再结晶为主,且再结晶程度随变形温度的升高而增加。此外,本文提出了一种基于MATLAB平台编程计算本构方程的方法,得到了基于Arrhenius双曲正弦本构关系的铸态C19400合金峰值流变应力本构方程,并计算得到该本构方程计算应力与试验应力的相对误差AARE为2.71%、相关系数R为0.9977,表明计算结果与试验结果高度吻合。