先进高强DP980钢动态再结晶行为

在Gleeble 3500多功能热模拟试验机上,对高强DP980钢进行了单道次压缩实验,研究了该钢在1323～1423 K和0. 05～10 s-1变形条件下的热变形行为,分析了变形温度和变形速率对流变应力曲线的影响,揭示了变形软化机制,分析了在热变形过程中微观组织的演变规律,分阶段建立了热压缩变形抗力本构模型。结果表明:流变应力对变形温度和应变速率都很敏感,随变形温度的增加和变形速率的减小而减小,低应变速率下呈动态再结晶型软化机制;应变速率ε· 0. 1 s-1时,呈动态回复型软化机制。同一变形温度下,低应变速率易于该钢中奥氏体再结晶的启动;同一变形速率下,变形温度越高,奥氏体再结晶现象越明显。分阶段所建立的本构模型预测值与实验值的相关系数达到0. 9978,平均相对误差绝对值为2. 67%,证明此模型具有较高精度。     

20MnNiMo钢热塑性变形与动态再结晶软化的耦合行为

采用热物理模拟压缩实验获得退火态20MnNiMo钢在不同温度和应变速率下的真应力-应变曲线,作为计算动态再结晶模型的底层数据.基于d σ/dε-σ曲线,识别了真应力-应变曲线上能表征动态再结晶演变过程的特征点:临界应变εc,峰值应变εp及最大软化速率应变ε*.引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程.设计无量纲参数Z/A,对已修正的Avrami方程作线性回归分析,表征了不同变形条件对退火态20MnNiMo钢动态再结晶体积分数演变的影响,并详细描述了动态结晶对应力软化的影响.结果表明:在高应变速率下,在应变后期发生剧烈软化;在中等应变速率下,发生剧烈的软化后趋于稳定;在低应变速率条件下,出现硬化和软化的周期性循环.     

铸态P91耐热合金钢高温流变行为及本构方程

为了研究铸态P91耐热合金钢的高温变形流变特性,建立铸态P91耐热合金钢高温流变应力本构方程,采用Gleeble-3500热模拟实验机对铸态P91耐热合金钢进行等温热压缩实验,研究了变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s-1、变形量为60%条件下的热变形行为。研究结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶现象越容易发生,流变应力显著降低,曲线由加工硬化型向动态回复及动态再结晶型转变。在双曲正弦修正的Arrhenius型方程及Zener-Hollomon参数的基础上,考虑真应变对流动应力的影响,建立了铸态P91耐热合金钢的流变应力模型及本构方程。误差分析表明,所建立的本构方程具有良好的精度。     

42CrMo钢热塑性变形诱导动态再结晶行为的动力学描述

通过对挤压态42CrMo高强钢在不同温度和应变速率下的热压缩实验获得真应力-应变曲线,作为研究其高温动态再结晶行为的底层数据。基于d#/dε-#曲线,识别了真应力-应变曲线上能表征动态再结晶演变过程的特征点:临界应变εc,峰值应变εp及最大软化速率应变ε*。引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程。设计无量纲参数Z/A,对已修正的Avrami方程作线性回归分析,表征了不同变形条件对挤压态42CrMo钢动态再结晶体积分数演变的影响,并详细描述了动态结晶对应力软化的影响。结果表明:在高应变速率下,发生剧烈的软化后趋于稳定;在低应变速率条件下,出现硬化和软化的周期性循环。     

Q550D超低碳贝氏体钢动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Q550D超低碳贝氏体钢进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～0.1 s-1条件下的流变行为。通过应力-应变曲线研究了Q550D钢的动态再结晶规律,并采用硬化率-应变(θ-ε)曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变。利用Avrami方程和应力应变曲线建立Q550D钢动态再结晶动力学模型。并通过线性回归分析计算出Q550D超低碳贝氏体钢变形激活能Q,获得了Q550D超低碳贝氏体钢高温条件下的流变应力本构方程。     

退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

基于微观机理的电磁铸造35CrMo钢的高温流变本构方程

采用Gleeble-3810热模拟试验机,在变形温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下对电磁铸造35CrMo钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变温度、应变速率对35CrMo钢的高温流变应力行为的影响。以应力-位错关系和动态再结晶动力学为基础,分别构建了35CrMo钢临界应变前后的本构方程。结果表明:35CrMo钢的流变应力与应变速率呈正相关,与应变温度则呈负相关;高温低应变速率下的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶现象,显微组织分析显示,降低应变温度和提高应变速率能有效细化变形组织晶粒。而Deform-3D有限元模拟表明,构建的本构方程能够准确预测电磁铸造35CrMo钢的高温流变应力。     

Ti-Mo-V微合金化钢的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Ti-Mo-V微合金化钢进行单道次热模拟压缩试验,分析了变形温度、应变速率、变形程度等对试验钢热变形行为的影响。结果表明,在一定条件下,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。当应变速率大于10 s^-1和变形温度小于1000 ℃时,发生动态回复;当应变速率小于1 s^-1和变形温度大于850 ℃时,发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上,建立了试验钢加工硬化-动态回复和动态再结晶精度较高流变应力模型,并采用回归的流变应力模型预报了Ti-Mo-V微合金化钢的实际轧制压力,预报值与实测值吻合良好。     

95CrMo钢高温流变应力的本构方程

采用Gleeble3500热模拟试验机对95CrMo钢进行了等温单向热压缩试验,得到了其在应变速率为0.1、1和10 s-1,变形温度为750~1050℃时的流变应力曲线。结果表明,应变量、变形温度和应变速率对95CrMo钢流变应力的影响是通过动态回复和动态再结晶软化机制造成的,这种软化机制是三者共同作用的结果。基于试验结果,建立了一种同时考虑应变量补偿、变形温度补偿和应变速率补偿的95CrMo钢流变应力本构方程。从相关系数、平均相对误差和标准偏差3个方面将该方程与周纪华-管克制模型进行了对比,发现该本构方程相比周纪华-管克智模型具有更高的精度和可靠性,更适用于数值仿真领域。     

P91耐热钢热变形行为及其流变应力本构方程

基于位错反应理论和Avrami方程,建立了包含动态应变时效影响的动态回复与动态再结晶的两阶段本构方程。采用Gleeble3500热模拟试验机对P91耐热钢进行热压缩试验,获得了950～1200℃、0.01～10s-1条件下的P91耐热钢真应力-真应变曲线。利用试验获得的流变应力数据,采用非线性拟合确定了P91钢本构方程中的材料常数。模型的计算结果表明,计算曲线与试验曲线吻合得较好,所建立的本构方程可应用于预测P91钢在950～1200℃、0.01～10s-1条件下热加工变形的流变应力。     

09CuPTiRE钢的高温塑性变形行为分析

基于单道次热模拟试验,绘制了09CuPTiRe钢完整的高温流变曲线,建立了09CuPTiRe钢的双曲正弦本构方程,确定了09CuPTiRe钢的再结晶图及动态再结晶软化率.结果表明:流变曲线计算值与实验值吻合良好；实验变形条件下,应变速率对09CuPTiRe钢的动态再结晶起主要作用,动态再结晶软化率与变形温度、应变速率满足线性关系.     

退火20MnNiMo合金高温流变行为的一种本构描述

通过20MnNiMo钢多组试样的热压缩实验获得应变速率为0.01～10 s-1、变形温度为1173～1473 K条件下的真应力-应变数据。结合Arrhenius双曲正弦本构方程,通过线性回归分析求解得到不同变形条件下本构模型中的热变形激活能Q,材料常数n、α及结构因子A,从而构建了用于表征20MnNiMo钢流变应力与应变量、温度、应变速率之间内在关系的本构方程。研究结果表明:20MnNiMo钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态软化行为,流变应力水平随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;流变应力的预测值与实验值较吻合,而且预测的最大相对误差仅为7.54%。     

HPS485wf桥梁钢奥氏体动态再结晶规律及其本构关系模型

采用热模拟试验、动态再结晶唯象理论和回归分析,研究了HPS485wf桥梁结构钢在温度为1273～1473K,变形速率为0.1～10s-1条件下热压缩变形的动态再结晶行为.分析了流变应力的变化规律和加工硬化率-应变图;判断了该钢发生动态软化的类型;得到了形变激活能和临界参数与温度补偿应变速率因子Z之间的关系;建立了相应的高温变形本构关系方程.     

高铝高强钢动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对高铝高强钢在变形速率为0. 01～10 s-1、变形温度为925～1225℃的热变形条件下进行压缩试验,以真应力-应变曲线为基础数据研究其高温再结晶行为。通过对晶粒尺寸的统计来探究热变形条件对热变形后晶粒尺寸的影响。通过处理加工硬化率-应力曲线,标定数据中能揭示动态再结晶演变过程的3个特征点,即临界应变、峰值应变及最大软化速率应变。引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程,并引入Z参数作为预测发生再结晶程度的依据。结果表明:高铝高强钢热加工过程是加工硬化和再结晶软化共同作用的。在发生再结晶条件范围内,Z值越小,发生动态再结晶的程度越大。     

热变形条件对2124铝合金流变应力和显微组织的影响

采用Gleeble热模拟试验机对2124铝合金进行热压缩试验,通过分析合金在高温塑性变形过程中的流变应力变化规律,以及利用光学显微镜和透射电镜观察合金在热变形过程中的显微组织演变,探讨了不同变形温度和应变速率对合金热塑性变形能力的影响。结果表明,2124铝合金在热变形中的流变应力稳态值随热变形温度的升高或应变速率的减小而增大,可用双曲正弦形式的本构方程来描述热变形条件和流变应力的关系,合金的变形激活能为170.13 k J/mol。在较低变形温度或较高应变速率下,热变形后合金组织中存在大量位错缠结和位错墙,软化机制主要为动态回复。随变形温度的升高或者应变速率的降低,该合金组织中出现了再结晶晶粒,软化机制逐渐向动态再结晶转变。     

微合金化高强钢的热变形行为及物理本构方程北大核心CSCD

采用Gleeble-1500型热模拟机对微合金化高强钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~30 s^(-1)的条件下进行热压缩实验,得到流变应力曲线。分析高强钢的动态再结晶行为,分别采用综合考虑杨氏模量E和奥氏体自扩散系数D对绝对温度依赖性的、包含可变应力指数n的物理本构方程和蠕变应力指数为5的物理本构方程,建立实验钢应变补偿的流变应力预测模型。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶更易于发生。利用应变补偿的物理本构方程预测流变应力的精度较高,其中,包含可变应力指数n的物理本构方程的预测精度(相关系数R=0.991,平均相对误差δ=4.81%)高于蠕变应力指数为5的物理本构方程(相关系数R=0.989,平均相对误差δ=6.49%)。这是由于:当物理本构方程中的蠕变应力指数为5时,材料的变形机制仅有滑移和攀移,而包含可变应力指数n的物理本构方程综合考虑了所有的变形机制,预测精度更高。     

高铁螺纹道钉钢TD16的高温塑性变形行为

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对高铁螺纹道钉钢TD16进行热压缩变形实验,探索该材料在不同温度和应变速率条件下的热塑性变形行为。研究温度与应变速率对真应力-真应变曲线的影响规律,结合显微组织分析,阐明真应力-真应变曲线发生变化的原因。结果表明,在低应变速率下,流变应力峰值较明显,具有明显的动态再结晶特征。在较高应变速率下,峰值应力不明显,流变应力曲线属于动态回复型,未发生动态再结晶。通过回归分析,建立高铁螺纹道钉钢TD16在实验条件范围内的峰值流变应力本构关系的数学模型。所建立的流变应力本构方程与实验值吻合较好,最大相对误差为7.03%,可以用该本构方程来预测高铁螺纹道钉钢TD16的高温流变行为。     

非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为及动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500热模拟实验机对Cu-0.90Cr-0.18Zr合金在变形温度为500~800℃、应变速率为0.01~1 s-1变形条件下进行热压缩变形实验,研究该合金的流变应力、本构方程及动态再结晶临界条件。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加,计算出该合金的热变形激活能为584.87 kJ/mol并构建本构方程;利用合金的lnθ-ε曲线出现拐点及-(lnθ)ε-ε曲线出现最小值来研究动态再结晶临界应变。     

Ti-62A合金热变形过程中的流变应力特性及组织演变

通过 Gleeble-3800 热模拟试验机的热压缩实验,研究了 Ti-62A 合金在 800、850、900 和 950℃,应变速率为 0.001、0.01、0.1 和 1s-1 下的热变形行为和动态再结晶（DRX）规律。结果表明：Ti-62A 合金的流变应力受应变速率和变形温度的影响显著;流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;在 900~950℃、应变速率 0.01~1s-1 条件下,Ti-62A 合金的热变形应力-应变曲线属于动态回复型;该合金的热变形机制主要由位错运动控制,其动态软化机制包括晶界滑动和位错对消、攀移机制;Ti-62A 合金在热变形过程中,动态再结晶更有可能发生在较高的温度和较低的应变速率下,即 950℃ 和 0.001s-1;基于经典位错密度理论和 DRX 动力学理论,建立了加工硬化—动态回复和 DRX 软化效应的两阶段本构模型。DEFORM-3D 软件的仿真模拟结果证实,基于 DRX 软化效应的本构模型对 Ti-62A 合金在动态再结晶阶段的热变形行为的预测具有较高的准确性,能够为实际生产工艺的制定提供技术参考。     

25CrMo4钢热压缩变形行为及流变应力本构方程

通过Gleeble-1500型热/力试验机对25CrMo4钢进行了热压缩实验,研究了25CrMo4钢在应变速率为0. 1、1和10 s-1,变形温度为1050、1100和1150℃条件下的热压缩变形行为。结果表明,该材料软化机制以动态再结晶为主。采用Arrhenius双曲正弦函数建立了25CrMo4钢峰值应力本构方程,确定了25CrMo4钢的变形激活能为441 k J·mol-1。通过将峰值应力本构方程中的材料常数替换为应变的多项式函数,建立了综合应变速率、变形温度以及应变量的流变应力本构方程。该方程计算得出的数据与实验数据吻合较好,说明其可精确描述25CrMo4钢的热压缩变形行为。