考虑微小结构相互作用的钛及 Ti-6Al-4V 真应力-真应变曲线解析(英文)

采用能描述非均质性的具有内部长度的梯度塑性理论推导了颈缩区域的非均匀的塑性拉伸应变。描述了颈缩区域的外形轮廓,并计算了当颈缩区域的体积保持不变时的颈缩区域的塑性伸长。由于外形轮廓已被确定,因而导出了真应力的表达式。目前得到的关于真应力-真应变曲线解析解的优越性在于:所需要的参数具有明确的物理意义,如:采用软化模量描述脆性;采用弹性模量描述弹性;采用特征长度描述材料的非均质性;模型中含有标定长度可用于研究结构的尺寸效应等。将目前得到的解析解与前人通过实验得到的钛及Ti-6Al-4V 的真应力-真应变曲线进行了对比,验证了本文考虑微小结构效应及局部化颈缩的真应力-真应变曲线的解析解。另外,还发现Ti-6Al-4V 的脆性及非均质性要高于商业纯钛。前人试验发现的局部化带在2 种材料内部的传播速度的差异可以通过它们具有不同的脆性得到解释。

MB15-RE镁合金铸坯在半固态温度下的应力-应变曲线测试与特征分析

研究了MB15-RE镁合金常规铸坯在半固态温度下应力-应变曲线变化的影响要素。通过热模拟实验,发现MB15-RE在560℃的半固态温度下应力-应变曲线均可分为3个阶段:应力上升阶段、应力下降阶段和应力稳定阶段;同时在相同应变速率下,合金温度越高,其应力峰值和稳态应力越低,表明曲线与在半固态温度下试样中固液态比例相关;在相同温度下,应变速率越大,峰值应力越大而稳态应力越小,表明了再结晶比例越高,稳态应力越低。

钛微合金化模具钢应力松弛过程中的特征曲线

采用应力松弛法研究了含Ti模具钢和不含Ti模具钢的应力松弛过程特征,对其应力松弛过程特征曲线和析出相显微形貌进行了分析。结果表明：随着温度和变形量增大,模具钢的流变应力降低,真应力-真应变曲线趋于平缓。应力松弛过程温度越高,松弛极限越低,含Ti钢的应力平台更明显,增加变形量可提高应力松弛速率。含Ti钢的析出量-温度-时间曲线（PTT曲线）于900～975℃为＂C＂型,鼻点温度在930℃左右;当变形量为15%时,析出开始与结束时间较30%变形量滞后。析出相主要沿晶界和位错附近析出,增大变形量有利于析出相析出。

铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为及本构模型的建立

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对铸态Mg-6Zn合金在变形温度500,520,540℃,应变速率0.1,1,5 s^(-1)下进行半固态压缩试验,得到了真应力-真应变曲线;基于真应力和真应变试验数据及Arrhenius模型,建立该合金的半固态压缩本构模型,并进行试验验证。结果表明:Mg-6Zn合金的半固态压缩变形过程主要分为类弹性变形、应变硬化变形和流变黏塑性变形3个阶段;峰值应力随变形温度的升高或应变速率的减小而降低。利用建立的本构模型计算得到的真应力与试验结果之间的相关性很好,相关系数为0.947,平均相对误差为5.57%,说明该本构模型能够较准确地预测铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为。

Fe-3．0％Si-0．09％Nb取向硅钢的高温流变应力

通过热模拟试验机测定了Fe-3.0%Si-0.09%Nb取向硅钢在不同变形温度和应变速率下的真应力-真应变曲线,分析了变形参数对流变应力的影响规律,通过线性回归分析计算出该取向硅钢的热变形应力指数n以及变形激活能Q,并构建了流变应力本构方程。结果表明:该取向硅钢的真应力-真应变曲线为动态回复型,其变形时的流变应力主要取决于变形温度和应变速率;当应变速率一定时,流变应力随着变形温度的升高而减小;变形温度一定时,流变应力随着应变速率的增大而增大;用构建的Fe-3.0%Si-0.09%Nb取向硅钢流变应力本构方程计算得到的流变应力与通过试验测得的结果相吻合。

Cu-0.23Be-0.84Co 合金热变形行为

为实现Cu‐Be‐Co合金连续挤压的数值模拟和制定合理的热成形工艺参数，采用Gleeble‐1500D热模拟机对Cu‐Be‐Co合金在变形温度为450℃～850℃和应变速率为0.1 s－1～10 s－1条件下的热变形行为进行研究；分析热压缩对合金组织的影响；根据Arrhenius方程对实验数据进行分析，建立Cu‐Be‐Co合金热变形本构方程。结果表明， Cu‐Be‐Co合金热变形的流变应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小，并且Cu‐Be‐Co合金在高温变形条件下发生动态再结晶。

Ni_3Al基MX246A合金的应力-应变曲线及加工图

在MTS810试验机上进行了MX246A合金的热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,建立了MX246A合金的热加工图。结果表明,Ni3Al基MX246A合金的流变应力随着变形程度的增加先达到峰值应力,之后逐渐降低,趋于稳态流变。在较高的应变速率变形时容易达到稳态流变,在较低的应变速率时,随着应变量从临界应变逐渐增大,流变应力单调递减,并且随着温度的升高,单调递减的速率逐渐增大。真应变量为0.7的MX246A合金的加工图上存在一个安全加工区,对应的温度在1 220℃附近,应变速率在0.001s-1附近。随着真应变量的增大,功率耗散峰值区域逐渐向高温区移动,功率耗散的微观机制随之由动态回复向γ′相的回溶转变。

Al-Mg-Si-Sc-Zr合金热变形行为及其热加工图

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Al-Mg-Si-Sc-Zr合金在真应变为0. 5及不同的应变速率与变形温度的条件下进行热压缩实验,得到了高温下合金的真应力-真应变曲线,分析了应力与应变速率和变形温度之间的关系。通过对实验数据的回归分析,得到合金的本构方程以及含Z的本构方程;此外,建立了真应变为0. 5时合金的热加工图。结果表明:温度为500~540℃、应变速率为0. 05~1 s^-1和温度为440~470℃、应变速率为0. 01~0. 02 s^-1时是合金的最佳加工区域;高温高应变速率区(480~540℃,应变速率:1. 65~10 s^-1)为合金的失稳区域,在实际加工过程应尽量避免。

022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢高温热变形行为

利用JMatPro11.0热力模拟软件、Gleeble-3500热力模拟试验机研究了022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的高温热变形行为,揭示了其在1000~1150℃,0.01~5 s^(-1)下的热变形特征。结果表明:022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的热变形温度应大于脆性σ相的溶解温度,即980℃;其次,材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。基于动态材料模型构筑了材料的热加工图,并结合微观组织进行了验证。其最佳热加工窗口为1090~1125℃、0.01~0.03 s^(-1),该区域对应的组织特征为:两相组织均匀,奥氏体相发生充分动态再结晶且组织中不存在σ相;在失稳参数1100℃、5 s^(-1)条件下,组织中两相晶粒被明显拉长且再结晶比例低,相界处的析出物易诱发裂纹。因此实际加工参数应接近最佳热加工工艺窗口,避免失稳区参数及σ相的应变析出。

铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为及组织演变

通过Gleeble-3800热压缩实验研究了铸态超级双相不锈钢S32750(/%:0.017C,0.53Si,0.93Mn,0.023P,0.001S,25.58Cr,7.00Ni,4.03Mo,0.28N)在变形温度为950~1 200℃、应变速率为0.1~25/s、真应变为1条件下的热变形行为与组织演变规律。结果表明,超级双相不锈钢S32750热变形行为受变形温度和应变速率的影响明显。在950~1 050℃、0.1/s变形时,流变曲线表现出"类屈服平台"特征;当变形温度为1100~1 200或应变速率为10/s、25/s时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。对其微观组织进行观察发现,铁素体在各变形条件下均发生动态再结晶;奥氏体在950℃和1 200℃时基本不受应变速率影响,前者发生动态回复,后者发生动态再结晶。而在1 050℃时,受应变速率影响较大:小应变速率下(0.1/s)下发生动态回复,大应变速率下(10/s)发生动态再结晶。

挤压铸造铝合金弹粘塑性本构模型

针对挤压铸造铝合金材料,在Gleeble-1500D热-力模拟试验机上进行3种不同挤压压力(25,50和75 MPa)下制备的挤压铸造试样的力学行为测试,获得温度范围为300—500℃、应变速率范围为0.001—0.1 s^(-1)的条件下一系列真应力-真应变曲线.基于所获实验结果,建立了一种弹粘塑性本构模型,其主要特点是能够描述材料在进入稳态流变前及稳态流变时的应力-应变关系,而且对模型中与温度和应变速率密切相关的主要参数给出了定量函数关系式.模型预测的真应力-真应变曲线与实验结果吻合良好.

T23钢的热变形行为

利用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩实验,对T23钢在变形速率为0.01～5 s-1,变形温度为1000～1250℃的热变形行为和组织进行研究。根据实验获得的真应力-真应变曲线,基于动态材料模型建立了热加工图,并推导出流变应力方程。结果表明:T23钢在热压缩过程中存在动态回复和动态再结晶两种软化机制,变形温度越高或变形速率越小,越容易发生动态再结晶。真应变量为0.5和0.6的加工图具有4个类似的失稳区,功率耗散效率因子的分布规律大致相同,峰值区在1175～1240℃和0.03～0.25 s-1范围,对应的峰值效率分别为47.3%(0.5)和46.3%(0.6)。流变应力方程中,结构因子A、应力水平参数α、应力指数n分别为5.23×1012s-1、0.01155 MPa-1和4.46869,热变形激活能为368.65 kJ/mol。

Q550级桥梁钢动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了屈服强度550 MPa级桥梁钢轧板单道次热压缩变形过程,得到了试验钢的真应力-真应变曲线,分析了变形温度和应变速率对动态再结晶行为的影响,并建立了试验钢的再结晶图。结果表明,在较高的变形温度和较低的应变速率下,动态再结晶易进行。实验在动态再结晶激活能为460.14 kJ/mol时,建立了试验钢动态再结晶动力学模型。

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.

GH625合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了GH625高温合金在应变速率为0.001～1 s-1、变形温度为1223～1373 K条件下的热变形行为。结果表明:当变形温度一定时,随应变速率的升高,合金的峰值应力σp和稳态流动应力σs及对应的应变εp和εs均升高;当变形速率一定时,随变形温度的升高,σp和σs以及εs均降低,但εp基本保持不变。GH625合金在热压缩变形过程中应变速率的降低和变形温度的升高均有利于动态再结晶的发生;根据应力-应变曲线,通过线性回归获得GH625合金的本构方程。

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。

GH1016合金的动态再结晶行为

利用GLEEBLE-3500热模拟试验机完成了变形温度为1000~1150℃,应变速率为0. 1~10 s-1,变形量分别为20%、40%和60%的热压缩试验,获得了各试验条件下GH1016合金的真应力-真应变曲线,并利用数据拟合的手段求得了GH1016合金的临界变形条件方程。同时,得到了所有变形条件下的再结晶组织,分析了变形工艺对GH1016合金的动态再结晶过程的影响规律,最终获得了GH1016合金在试验条件下的动态再结晶状态图,可为生产现场的锻造工艺的合理制定提供理论参考依据,尤其适用于GH1016合金的精锻工艺的制定和优化。

合金工具钢SKS51的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟机单道次热压缩实验,研究了变形温度850～1 000℃和变形速率0.1～10s^(-1)条件下合金工具钢SKS51(/%:0.78C、0.20Si、0.40Mn、1.5Ni、0.30Cr)的动态再结晶行为。实验结果显示SKS51钢动态再结晶在高的变形温度和低的变形速率情况下更易发生,回归法得出动态再结晶的变形激活能和应力指数分别为336.79 kJ/mol和4.26,并在此基础上建立了动态再结晶峰值应变(ε_p)、稳态应变(ε_s)及临界应变(ε_c)模型。

NF709奥氏体耐热钢的热变形行为

目的获得NF709钢的热变形工艺参数。方法利用Gleeble3800热模拟试验机,在变形温度为930~1230℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)、真应变为1.0的条件下,得到真应力-真应变曲线。依据流变应力曲线和相关热加工理论,建立材料的本构方程,分析试验钢的热变形特点。结果该试验钢在试验条件下的热变形激活能为424 kJ/mol,建立了试验钢在变形条件下的本构方程,回归出了动态再结晶临界应力和Z参数之间的关系方程。根据动态组织分析和相应的热加工条件,建立了试验钢的动态组织状态图,可以用来预测不同变形条件下的动态组织。建立了应变速率、温度和峰值应力之间的关系方程。结论在给定的变形温度或应变速率下,应变速率或变形温度对微观组织有显著影响。在1030~1230℃、应变速率为10 s^(-1)的条件下,试验钢在变形量较小时容易失稳,随着应变量增加,流变失稳消失。

大体积分数碳化物钢W6Mo5Cr4V2Al的压缩超塑性

对工业用高速钢W6Mo5Cr4V2Al进行了超塑性压缩实验,考察了温度、应变速率对流变应力的影响,并测定了W6Mo5Cr4V2Al钢中碳化物的体积分数。结果表明,在780～840℃,应变速率(1.5～7.5)×10-4s-1范围内,大体积分数碳化物钢W6Mo5Cr4V2Al显示了一定的压缩超塑性。