支承辊材料45Cr4NiMoV钢高温临界损伤值测定方法与试验

45Cr4NiMoV钢是大型支承辊的重要材料,其热态成形过程中容易产生裂纹缺陷。深入研究该零件的裂纹形成机理,并对其进行精确预测具有重要意义,而材料的临界损伤值是预测该零件高温裂纹的重要判据。文章基于Normalized Cockcroft&Latham损伤模型,对临界损伤值的实验测定方法进行了理论分析与研究,采用GFL(Gleeble Fracture Limit)方法对45Cr4NiMoV钢高温临界损伤值进行了测定。实验测得,在变形温度为1100℃、应变速率为0.01s-1的条件下,45Cr4NiMoV钢的临界损伤值为0.63。

2A12铝合金临界损伤值测定及试验验证

基于Normalized Cockcroft&Latham损伤准则,采用Gleeble Fracture Limit(GFL)试验方法测定了2A12铝合金在常温及应变速率为0.01、0.1、1和5 s^-1条件下的临界损伤值,研究了应变速率对2A12铝合金临界损伤值的影响。为验证试验测定的临界损伤值的准确性,以应变速率1 s^-1为例,利用高速摄像系统以100 fps的速度原位观测缺口试样在压缩过程中的动态损伤开裂行为,标定了裂纹萌生时刻的临界变形量为57.2%,结合数值模拟方法反推试样达到临界变形量时的最大损伤值即为材料的临界损伤值。结果表明,GFL试验测定的临界损伤值与数值模拟得到的临界损伤值的相对误差为0.3%,因此采用GFL试验方法测定的临界损伤值比较准确。

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。