TC4钛合金EB炉扁锭高温压缩变形行为和热加工图

采用Gleeble-3500热/力学模拟试验机对电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金扁锭进行高温压缩实验,研究了TC4钛合金扁锭在变形量为40％,温度为1023～1173 K,应变速率为0.001～1 s-1的条件下热压缩变形行为.通过使用双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述TC4钛合金高温压缩变形时最大...     

Cu-Cr-Zr-Ti合金高温热变形行为及热加工图

通过高温等温压缩试验,对Cu-Cr-Zr-Ti合金在700～900℃,应变速率0. 01～10 s-1的条件下高温热变形行为进行了研究。结果表明:合金的流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的升高而增加。根据动态材料模型绘制了合金的热加工图,得到合金的最佳热加工参数为:温度900℃,应变速率0. 01 s-1。同时使用Johson-Mehl方程计算动态再结晶的体积分数,与EBSD测定的试验结果相近,表明Johson-Mehl方程在Cu-Cr-Zr-Ti合金中也具有适用性。     

Ti80钛合金两相区高温变形本构模型及热加工图

为了确定Ti80钛合金热变形的最佳工艺窗口,采用Gleeble3500热模拟试验机对Ti80钛合金进行了高温压缩试验,试验变形温度为850~1050 ℃,应变速率为0.05~1 s^-1。结果表明,Ti80钛合金对变形温度和应变速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而显著升高,近β区的流变应力分布会发生突变。应用线性回归方法,建立Ti80钛合金的高温本构方程,计算出Ti80钛合金在两相区的变形激活能为308 kJ/mol,并基于Prasad失稳准则,建立Ti80钛合金的热加工图,最终确定在变形温度为880~930 ℃的两相区变形条件下,Ti80钛合金在高应变速率下可以充分发生动态再结晶,从而获得理想的组织性能。     

TC21钛合金热压缩本构方程及热加工图

为准确获得TC21钛合金塑性加工的变形特征和热加工条件,合理设计锻造工艺参数,利用Gleeble-3500热模拟机进行等温恒应变速率热压缩试验,研究了TC21钛合金在变形温度为830～1010℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下的热变形行为,采用Arrhenius双曲线正弦函数推导出TC21钛合金本构方程。并基于动态材料模型(Dynamic Materials Model, DMM)建立了TC21钛合金的热加工图。结果表明,在本试验的变形条件下,该合金的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增大。根据热加工图确定了合金的热加工安全区域为：变形温度为900～940℃、应变速率为0.01～0.05 s^-1和变形温度为970～1010℃、应变速率为0.01～0.08 s^-1。     

TC11钛合金高温变形本构关系研究

在Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机上,对TC11钛合金在990℃～1080℃、0.001s-1～70s-1范围内进行了高温压缩实验。通过真应力-真应变曲线,分析了流动应力随变形热力参数的变化规律,并在Arrhenius方程的基础上考虑了真应变对流动应力的影响,构建出TC11钛合金的本构关系。误差分析表明,该本构方程有较好的精度,可适合于工程应用。     

基于神经网络的TC21合金本构关系模型(英文)

本构方程是描述材料变形和有限元模拟基本信息必要的数学模型,它反映流动应力与应变、应变率和温度综合作用的高度非线性关系。基于Gleeble-1500热模拟机上进行等温压缩试验获得的实验数据,系统研究TC21钛合金的流变行为,并采用BP人工神经网络建立该合金的本构关系模型。在该模型中,输入变量为应变、应变速率和变形温度,输出变量为流动应力。与传统方法相比,利用BP人工神经网络所建立的本构关系模型能够更好地表征试验数据及描述整个变形过程。     

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...     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金高温本构方程及加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金在300℃~500℃、应变速率0.001s-1~1s-1时的高温流变行为,获得了合金的真应力-应变曲线。实验结果表明,随着温度上升、应变速率下降,合金的流变应力、峰值应力和峰值应变均减小。利用真应力-应变数据,进行数值拟合、回归计算,求得合金的热变形激活能Q为273.4kJ·mol-1,并建立该合金的流变应力本构模型,该模型结果与实验数据的最大误差小于5%。同时,根据动态材料模型,计算并得到了该合金在不同真应变下的热加工图,分析了其变化规律。并以真应变为0.7的热加工图为依据,结合材料的微观组织,确定了该合金的最佳变形工艺为480℃/0.01s-1。利用金相图解释了各失稳区的组织演变特点。     

应用神经网络表征变形高温合金的本构关系

本构关系是联系塑性加工过程中材料的动态响应与热力参数之间的媒介,因此,本构关系是用有限元对金属塑性加工过程进行数值模拟的前提条件。由于变形高温合金本构关系的高度非线性,在试验数据基础上,按Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ型方程用数理统计方法建立的本构关系,结构十分复杂,不便工程应用。本文探讨用人工神经网络这种新一代信息处理工具表征变形高温合金本构关系的方法和效果。研究结果表明,应用人工神经网络表征的本构关系比用     

基于热加工图的TiNiNb合金高温塑性研究

采用热模拟压缩试验研究铸态TiNiNb合金在变形温度为700～1050℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的热变形特征,基于试验结果建立了铸态TiNiNb合金的热变形本构方程.根据动态材料模型,计算并分析合金的热加工图.利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,加热温度为750～880℃、应变速率为0.3～10s-1,或者加热温度为880～950℃、应变速率为0.01～0.5 s-1.     

高温变形参量对TC21钛合金组织与性能的影响

在880～950 ℃和不同应变速率0.01～10 s-1条件下,将TC21钛合金高温压缩变形至50%.研究高温变形参量对流动应力及微观组织的影响规律,建立了TC21合金的本构方程.结果表明:流变应力随变形温度的降低及应变速率的增大而升高,变形温度与应变速率对TC21钛合金显微组织的影响显著,应变速率越低,组织球化现象越明显.高温变形过程中,TC21钛合金的流变应力与Zener-Hollomon参数的指数形式呈线性关系.     

Hot deformation behavior and processing parameter optimization of BT25y alloy with an initial equiaxed microstructure using processing map

The high-temperature plastic deformation behavior of BT25y alloy with an initial equiaxed microstructure was investigated by hot compression tests.Processing maps were established to evaluate the power dissipation efficiency (η) and identify the flow instability regions. When the strain reaches steady state, the optimum processing window is distributed in the area covering most of the studied deformation temperatures and strain rates of 1×10~(-2) to 1×10~(-1) s~(-1). True strain has great effects on the power dissipation efficiency under the condition of880℃/1×10~(-3) s~(-1), but the efficiency values remain approximately constant (η=0.40) at conditions of900-940℃/1×10-2 to 1×10~(-1) s~(-1) and 980-1000℃/1×10~(-1) s~(-1). Besides, the instability regions are distributed in high strain rate areas no matter how many of the strains.Based on the processing map and microstructural observation, it can be concluded that the deformation mechanisms related to Region I with small strain rate and lower temperature inα+βphase field, RegionⅡwith medium strain rate and higher temperature inα+βphase field, RegionⅢwith medium strain rate and high temperature inβphase field are superplasticity and strain-induced transformation, dynamicrecrystallization (DRX) and phase transformation,βphase dynamic recovery and local DRX, respectively.     

热变形温度对TC18钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了热变形温度从(tβ-25℃)～(tβ 20℃)变化时,对TC18钛合金模锻件显微组织和拉伸、冲击、断裂韧度等主要力学性能的影响.结果表明:合金强度随变形温度升高变化不大,均在1 200 MPa左右;而塑性、冲击韧性以及断裂韧度等性能指标对热变形温度变化反应敏感;两相区变形时获得双态组织,合金的塑性和冲击韧性较高,ψ≥40%,aKU≥40 J/cm2;但断裂韧度偏低,KIc＜50 MPa·m1/2.β区变形时获得片状组织,合金具有较高的断裂韧度,KIc＞50 MPa·m1/2;但塑性和冲击韧性较低,ψ≥20%,aKU≥25 J/cm2.在相变点附近变形时容易导致合金组织和性能出现不均匀性.     

TC21钛合金热压缩失稳变形组织模拟和预测

利用TC21钛合金热压缩实验数据,根据Murty失稳判据建立失稳图,确定失稳变形组织的热变形参数边界条件。将该热变形参数边界条件与DEFORM-3D有限元软件相结合,模拟了不同变形条件下失稳变形组织的产生和变化情况。微观组织观察表明模拟结果和实验结果吻合较好,说明该方法预测的结果是可靠的。     

放电等离子烧结TC4钛合金热塑性变形行为与热加工图研究

以采用放电等离子烧结技术制备的Φ8 mm×12 mm TC4钛合金粉末预锻体为研究对象,采用Gleeble-1500D热模拟试验机在850～1050℃、0. 001～5 s~(-1)条件下进行热塑性变形行为研究。结果表明,相较于温度的变化,应变速率改变对TC4钛合金的热变形产生较大影响。在高温条件下(T> 1000℃),放电等离子烧结后的TC4钛合金粉末对应变速率的变化更为敏感;在加工过程中应避免高应变速率(■≥0. 22 s~(-1))下的变形。在高温条件下(T> 970℃),应变速率应低于0. 007 s~(-1),以避免流动不稳定的发生。放电等离子烧结TC4钛合金粉末热加工的最佳参数范围为930～1020℃、■<0. 007 s~(-1)。     

TC4钛合金热变形行为研究及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

LZ91镁锂合金热变形的本构模型及微观组织演变

为了研究轧制态LZ91镁锂合金的超塑性变形特征,对其在不同温度(513、553、593和633 K)、不同应变速率(9.06×10-4、4.53×10-3和2.26×10-2s-1)下进行了单轴热拉伸试验.结果表明:LZ91合金流变应力曲线呈现典型的动态再结晶特征,峰值应力随变形温度升高(应变速率降低)而降低;在试验温度范围内合金的平均热变形激活能Q=89.74 kJ/mol,在633 K时的应变速率敏感指数m为0.422,说明合金具备超塑性特征,且超塑性变形机制为晶界扩散控制的晶界滑移.轧制态LZ91合金的组织为α-Mg相和β-Li相,且α-Mg相随机分布在β-Li相中,热变形过程中合金产生明显的动态再结晶.     

新型高密度DT740合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对新型高密度DT740合金进行轴向热压缩试验,研究该合金在变形温度950～1250℃、应变速率0. 01～1 s~(-1)条件下的热变形行为及组织演变规律,基于双曲正弦本构关系建立其本构方程并依据动态材料模型建立热加工图,分析讨论了不同区域内的高温变形特征,确定该合金最佳的热加工工艺参数。研究结果表明:DT740合金的流变曲线表现出典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加;计算得到该合金的热变形激活能Q为546. 87 k J·mol~(-1);确定了DT740合金最佳的锻造热加工温度范围为1150～1250℃,在此温度范围内合金的热加工性能最佳,可获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,能量耗散率η值约为44%。     

6082铝合金热变形的本构模型

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6082锅合金在变形温度为300～500℃以及应变速率为0.01-10/s下高温单道次压缩过程的热变形流变应力行为.结果表明:6082铝合金高温单道次压缩下的热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,其软化机制主要为动态回复.该合金流变应力的大小受变形温度、应变速率的强烈影响,它随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,说明该合金足一个正应变速率敏感的材料.该合金高温流变应力σ可采用Zener-Hollomon参数的函数来描述,函数表达式中参数A,a和n的值分别为3.97×1011s-1、0.011MPa-1、9.16;其热变形激活能Q为143.89kJ/mol.