不同组织TA15钛合金等温拉伸微裂纹扩展规律的有限元建模研究

钛合金高温变形过程往往伴随微裂纹的产生与扩展,且其与微观组织形态密切相关,显著影响了钛合金的成形质量和成形极限。为此,利用金相照片建立了基于TA15钛合金真实组织的二维多晶体微观有限元模型,采用微裂纹扩展时间,定量研究了不同组织形态的TA15钛合金等温拉伸过程中的沿晶微裂纹形成与扩展规律。结果表明:微裂纹优先形成于三角或四角晶界处,更容易沿α-β相界扩展;等轴组织随着α相体积分数升高,微裂纹更易产生和扩展;网篮组织与魏氏组织中微裂纹易于沿与加载轴垂直取向的片层α相界面扩展,魏氏组织晶界α相为微裂纹扩展提供了路径;三态组织中微裂纹易于沿片层α相界面扩展,但是等轴α相与片层α相的交织使界面形貌复杂,阻碍微裂纹扩展。相同加载条件下,微裂纹扩展的难易顺序为:三态组织、网篮组织、魏氏组织、等轴组织。

连续玻璃纤维增强聚丙烯层合板非等温拉伸成型质量研究

采用自行设计的模具,对双层玻璃纤维增强聚丙烯(GFRTP)复合材料单向层合板进行了半球形非等温拉伸成型试验,结合显微观察等手段,就复合材料单向层合板预热温度、拉伸速率等对制件厚度分布、成型质量的影响进行了研究。结果表明,提高预热温度可导致制件变薄;提高拉伸速率可改善制件的表面质量,当拉伸速率超过150 mm/min时制件会产生拉裂和脱层的缺陷。

连续玻璃纤维增强聚丙烯正交单向层合板非等温拉伸成型性分析

针对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(GF/PP)单向层合板,利用自行设计的带有加热系统的半球形拉伸成型模具,在不同工艺参数条件下对其进行了拉伸成型试验,结合光学显微对实验结果进行分析。分析了预热温度、拉伸深度等参数对制件成型力、制件局部贫树脂、拉裂等宏/微观缺陷和制件厚度分布的影响。试验结果表明GF/PP单向层合板在温度大于160℃时树脂黏度小流动性能好,所需成型载荷由室温下的2200 N降至100 N左右;15 mm以下拉伸制件在纤维及树脂分布上体现出良好的成型质量。

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉伸试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3×10-4～3×10-1s-1。研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变。结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶。随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶。铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板。再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系。

7075-T6铝合金的高温成形性能和微观组织

采用等温拉伸试验,研究了温度对7075-T6铝合金板材力学性能的影响规律。通过金相观察和断口形貌分析,讨论了7075-T6铝合金板材高温拉伸变形的微观组织变化和断裂失效机制。结果表明,随温度升高,材料强度和硬度逐渐降低,断后伸长率总体上呈上升趋势,但在250℃时出现低值。温度低于200℃,应力随应变先快速增加后缓慢增加,应变硬化占主导作用,主要的软化机制为动态回复;200℃时,应力峰值后保持平稳,应变硬化和回复软化相互平衡;高于200℃,应力随应变快速增加到峰值后逐渐减小,动态再结晶软化占主导作用。250℃时,由于动态再结晶软化占主导作用,应力下降,塑性显著下降;300℃时,再结晶过程完成,且晶粒沿拉伸方向拉长,韧窝深度加深、平均尺寸增大,材料塑性提升。

HC1150/1400MS马氏体钢的高温本构模型

利用Gleeble1500热模拟试验机在温度范围600~900℃、应变速率范围10-2~10 s-1等对HC1150/1400MS马氏体钢试件进行等温拉伸试验,进而构建了马氏体钢热加工过程的数值模拟需要的高温本构模型,用以根据应变、应变速率及变形温度预测流动应力。试验得到该材料奥氏体组织在不同温度及应变速率下的真应力、真应变曲线,显示材料的流动应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。选用修正的Arrhenius双曲正弦模型对其高温力学行为进行描述,采用四次多项式拟合获得Arrhenius本构方程中参数α,β,n1,n,ln A,Q与应变的对应关系,最终确定包含变形温度及应变速率的流变应力计算方程。采用拟合度表示计算应力与实测应力的相关性,拟合度结果表明该本构模型对HC1150/1400MS马氏体钢高温流动应力的预测较准确。