基于物理及元建模法的TB15钛合金本构模型研究

采用Gleeble-3800热模拟机对TB15钛合金进行等温恒应变速率热压缩试验,研究其在变形温度为810～930℃、应变速率为0.001～10s-1和高度压下量为60%条件下的热变形行为;建立了物理、支持向量回归(SVR)和响应面三种本构关系模型来预测TB15钛合金的流动应力,同时对比了三种本构模型的预测精度。结果表明:TB15钛合金的流动应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小,峰值应力的变化对应变速率的敏感性更高;物理本构模型、SVR本构模型和响应面本构模型相关系数R均大于0.98,但是响应面本构模型的R值达到了0.993,而且响应面本构模型的相对误差在±5%范围内的预测值频率达到了67.9%,大于物理本构模型的58.6%。同时经过方差分析得到所构建的响应面本构模型的显著性检验值P<0.0001,表明响应面本构模型预测的流动应力与变形温度、应变速率和应变之间的回归关系显著,比物理本构模型和SVR本构模型有更高的精度,能够更好的预测TB15钛合金的流动应力。     

应变速率对TB15钛合金软化机制的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TB15钛合金在变形温度810～930℃、应变速率0.001～10 s-1范围进行等温热压缩实验，基于实验数据分析了不同应变速率下TB15钛合金的流动软化行为，并结合微观组织和变形激活能Q研究了应变速率对其软化机制的影响。结果表明：合金的流动软化程度在不同应变速率范围内的变化规律不同；微观组织和变形热效应是造成流动软化的主要原因，变形热效应在高应变速率(ε≥0.1 s-1)范围内的影响更为显著；通过微观组织分析可知，动态回复(DRV)在热变形过程中占主导地位，低应变速率(ε <0.1 s-1)下的主要软化机制为DRV和动态再结晶(DRX)，随着应变速率的升高，DRX程度降低，且应力集中作用加强，变形带在高应变速率下被激活，这在一定程度上有利于晶粒细化。低应变速率和高应变速率的变形激活能分别为213.8 kJ/mol和255.3 kJ/mol，低应变速率下的微观组织软化效应更加明显。