基于Z参数的TC18钛合金热变形本构方程建立

Zener-Hollomon参数将金属材料本构方程中变量简化为应力、应变和Z参数,极大简化了材料本构方程的数学模型。结果表明,采用等温恒应变速率热压缩实验得到了TC18钛合金流变应力曲线,应用非线性拟合方法计算得到了基于Z参数的峰值应力σ_p以及峰值应变ε_p函数模型,应用多元非线性拟合方法计算了基于Z参数、峰值应力σ_p以及峰值应变ε_p的TC18钛合金本构模型。     

TC18钛合金相变点区域动态再结晶模型的建立

为了研究TC18钛合金在β转变点附近区域热变形过程中的动态再结晶行为以及微观组织变化规律,利用热模拟设备Gleeble 1500对TC18钛合金β转变点附近的应力-应变曲线进行了测定,并采用金相显微镜对TC18钛合金高温压缩变形后的显微组织进行观察。采用六次多项式拟合方式对TC18钛合金应力-应变曲线进行光顺,然后结合加工硬化率曲线与材料应力-应变曲线确定材料不同情况下的临界应变ε_c、峰值应变ε_p以及稳态应变ε_s,并建立基于Zener-Hollomon参数的数学模型。应用Kopp模型建立TC18钛合金在β转变点附近区域的动态再结晶体积分数模型,并根据金相分析结果建立TC18钛合金的动态再结晶晶粒尺寸模型。     

基于热加工图的TC18钛合金热变形行为研究

为了研究TC18钛合金相变点附近塑性成形过程中组织变化及金属流动规律,采用金相法测定实验用锻态β转变温度为1 161 K。在TC18钛合金β转变温度±20 k,应变速率0.01~1.00 s-1,最大应变0.7的情况下,对材料进行恒温-恒应变速率热模拟压缩实验。求解不同应变条件下变形速率敏感指数m,能量耗散率因子η及失稳判据ξ等参数。获得了实验情况下真实应力-应变曲线,绘制了TC18钛合金不同应变条件下热加工图,得到了TC18钛合金实验条件下材料的最佳变形区域。     

WE43镁合金SLM成形数值模拟及试验验证

目的 研究WE43镁合金激光选区熔化(SLM)成形过程、成形后变形及应力分布的变化规律,得到SLM态WE43常温拉伸力学模型。方法 采用SLM方法制备了WE43镁合金悬臂梁及拉伸试样,通过对比悬臂梁局部切割翘曲试验结果与数值模拟结果,得到WE43镁合金固有应变模型,实现WE43镁合金SLM成形过程的模拟及变形预测;对SLM态WE43镁合金开展拉伸试验,使用金相显微镜及扫描电镜进行微观组织及断口形貌观察;采用Normalized Cockcroft & Latham模型对拉伸试验进行模拟,实现SLM态WE43常温拉伸过程分析。结论 常温SLM态WE43的抗拉强度为313 MPa,屈服强度为236 MPa,延伸率为7.6%,试样中存在不规则孔洞缺陷;在SLM成形过程中,WE43镁合金固有应变值exx、eyy、ezz分别为−0.002 5、−0.002 5、−0.011 5,悬臂梁最大翘曲高度为1.99 mm,模拟结果显示未切割悬臂梁最大等效应力为12.3 MPa;当NC& L断裂准则临界损伤值为0.1时,WE43常温拉伸过程模拟结果与试验结果最为接近,预测准确率为93%。