三维热加工图的GCr15钢可成形性分析

为了研究GCr15轴承钢温热成形范围的可成形性,在温热成形温度范围基础上,将温度的研究范围进行扩大。采用Gleeble^(-1)500D型热-力模拟试验机对GCr15轴承钢进行热压缩试验,试验参数范围为温度600~1050℃、应变速率0.01~5 s^(-1)。基于热压缩试验数据、加工图理论和动态材料模型(DMM)建立了GCr15轴承钢考虑应变影响的三维热加工图,描述了GCr15轴承钢在温热变形时应变、温度、应变速率对可成形性的影响。通过金相观察进行微观组织分析,研究了动态再结晶(DRX)的演变过程。结果表明:材料适宜加工参数范围是应变大于0.4,温度850~950℃,应变速率0.01~0.37 s^(-1)。

不同损伤模型的TC4钛合金高温损伤数值仿真及裂纹预测

对TC4钛合金进行温度800~1000℃、应变速率0.01~5 s^(-1)条件下热拉伸试验。基于Normalized Cockcroft&Latham、Oyane和Rice&Tracey 3种损伤模型,引入了Zener-Hollomon参数,通过遗传算法识别临界损伤值,建立TC4钛合金高温损伤模型。将这3种高温损伤模型集成到Forge软件中,分别对拉伸试验进行仿真计算,比较拉伸试样仿真与试验的断裂长度与断口形貌。结果表明:基于Normalized Cockcroft&Latham高温损伤模型的相关系数R值最大,为0.997。模拟与试验断裂长度具有良好的相关性,且模拟断口与试验断口的形状、颈缩程度吻合度最好,表明该高温损伤模型最适用于预测TC4钛合金的损伤行为。

基于粒子群算法的GCr15钢温热成形Hansel-Spittel本构模型参数反求优化方法

采用Gleeble-1500D热-力模拟试验机在变形温度为600~850℃和应变速率为0.01~5 s^(-1)的条件下对GCr15轴承钢进行等温压缩试验以研究其温热变形行为。首先采用传统平均法构建了该材料的Hansel-Spittel本构模型,然后基于粒子群算法,以Hansel-Spittel本构模型各参数为自变量,目标函数为该本构模型计算得到的预测应力与试验应力之间的累积误差,目标函数值作为粒子适应度的值,通过改变粒子位置进行迭代,进一步优化该模型的参数。将试验值与预测值进行对比,使用相关系数R、均方根误差RMSE以及平均绝对相对误差AARE来衡量该模型的准确性。结果表明:优化后该模型试验值和预测值之间的相关系数R由0.972提升至0.998,均方根误差RMSE由50.896下降至14.604,平均绝对相对误差AARE由6.072%下降至2.803%,表明粒子群算法优化后的Hansel-Spittel模型能够更加精确地预测GCr15轴承钢的温热变形行为。

Ti6Al4V钛合金高温损伤模型及损伤机理

在800~1000℃及应变速率为0.01~5 s^(-1)条件下对Ti6Al4V钛合金进行了高温拉伸试验,研究了其高温损伤行为。基于Normalized Cockcroft-Latham(NCL)损伤模型,提出了考虑温度及应变速率的高温损伤模型,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)方法测定了Ti6Al4V合金的临界损伤值。对Ti6Al4V合金拉伸过程进行了仿真模拟,并与拉伸试验的断裂长度进行对比。观察了合金的拉伸断口,分析变形条件对其断口形貌的影响。结果表明:模拟结果与试验结果的吻合度较高,相关系数R为0.993,表明该损伤模型对Ti6Al4V合金的损伤具有较高的预测精度;断口分析表明Ti6Al4V合金高温下为韧性断裂,且在较高的温度和较低的应变速率下表现出较好的塑韧性。