Ti65钛合金热变形行为及本构方程

利用WDW-100H万能试验机对Ti65钛合金进行了等温恒应变速率热压缩实验,变形温度为840~1010℃,应变速率为0.001~0.1 s^(-1),建立了应变补偿型Arrhenius本构方程和热加工图。结果表明:在840~880℃内流动应力曲线波动较大,在880℃时峰值应力与稳定后应力之间的降幅最小,为24%,对温度敏感性较大;在920~1010℃内流动应力曲线较为平稳,在920℃时峰值应力与稳定后应力之间的降幅最大,为30%,对温度敏感性较小。采用应变补偿型Arrhenius本构方程可以较好地预测Ti65钛合金在变形条件为840~1010℃和0.001~0.1 s^(-1)下流动应力的变化规律。根据相关系数R=0.994和平均相对误差e AARE=6.9%可以判断出该模型精度较高,平均应变速率敏感性指数m为0.31。在应变为1.0时建立热加工图,发现Ti65钛合金在低温高应变速率下可能会发生失稳,在低温低应变速率下会发生再结晶行为。最终得出Ti65钛合金的最佳热变形工艺参数,即温度区间为940~980℃,应变速率区间为0.01~0.001 s^(-1)。

电弧增材制造2219铝合金热变形组织演变及本构方程

采用热压缩方法研究了电弧增材制造2219铝合金的热变形行为,变形温度为360~510℃,应变速率为0.01~10 s^(-1)。分析了温度和应变速率对流变应力和微观组织的影响,采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数建立了电弧增材制造2219铝合金热变形本构方程。结果表明,电弧增材制造2219铝合金热压缩峰值应力随温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低。电弧增材合金在420℃及以下温度仅发生滑移变形,450℃及以上发生动态再结晶,480℃为最佳锻造温度,发生完全动态再结晶,可有效细化增材晶粒。本构方程以动态再结晶温度(450℃)为临界点分为两段,动态再结晶温度以下变形激活能为212.53 kJ·mol^(-1),动态再结晶温度以上为163.37 kJ·mol^(-1)。沿晶界分布的共晶θ相在热压缩过程中发生破碎和固溶,变形温度越高或应变速率越小,固溶程度越高。

一个考虑人为热的日最大热岛强度诊断方程的适用性检验

城市热岛(Urban Heat Island,UHI)对热舒适、能源和生态安全有重要影响。准确预测日最大城市热岛强度(Maximum Urban Heat Island Intensity,UHIImax)可以预警能源消耗和保障室外热安全。基于局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)框架,在广州选择多个LCZ分区,并进行长达3年的局地气候观测。基于实测结果验证一个欧洲学者提出的未考虑人为热的日UHIImax诊断方程的适用性;进一步检验考虑人为热后扩展方程在广州的适用性。结果表明,该原始方程诊断结果与观测结果的相关系数为0.63,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)为1.50 K,平均绝对误差(Median Absolute Error,MEAE)为0.97 K,d=0.60,诊断精度可适用。考虑人为热的扩展方程比原始方程诊断结果更加准确,RMSE降低了0.12 K,MEAE降低了0.10 K,d增加了0.04。方程在不同的LCZ的检验结果存在差异表明应针对不同的LCZ特征对方程进行修正,但增加人为热可提升在各LCZ的诊断表现。综上,该修正方程可以作为预测局地UHI发展的工具,提高湿热地区局地UHI的诊断精度。

状态方程参数化耦合制冷工质热导率性质预测模型

针对准确的制冷工质热导率性质有益于制冷热泵系统的设计和优化,引入标准化参数化方案,得到扰动链统计缔合流体理论状态方程(PC-SAFT)的输入参数,结合剩余熵标度理论(RES),预测了包括氢氟烯烃(HFOs)、氢氟烃(HFCs)、烷烃(HCs)和CO_(2)(R744)在内的11种常见制冷工质的热导率性质,使用自助法,获得了标准化参数化方案与常规参数化方案输入参数的不确定度,并展开不确定度分析。通过与文献实验结果及已报道热导率性质模型比对,所提热导率性质模型与实验数据的总体平均相对偏差为3.32%。结果表明:所提热导率性质预测模型的整体表现优于常规参数化热导率模型和CE参考项热导率模型,且标准化参数化方案有潜力为混合工质体系的研发和推广提供可靠的基础物性数据;两种参数化方案输入参数在不确定度范围内波动时,对气相迁移性质的预测影响程度相似,但标准化参数化方案在液相迁移性质的预测上表现更优;此外,基于标准化参数化方案预测迁移性质需特别关注偏心因子的精度。

06Cr23Ni13不锈钢的热压缩本构方程及热加工图

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了06Cr23Ni13不锈钢在变形温度为850~1250℃及应变速率为0.01~10 s-1条件下的热变形软化行为。结果表明:当应变速率相同时,随着变形温度的升高,06Cr23Ni13不锈钢的流变应力减小;而当变形温度相同时,流变应力值随着应变速率的增大而增大。根据Arrhenius模型构建并验证了06Cr23Ni13不锈钢的本构方程。基于动态材料模型理论绘制了06Cr23Ni13不锈钢在大变形量(ε=0.6)下的热加工图。由06Cr23Ni13不锈钢的热加工图可知在变形温度为1100~1250℃、应变速率为0.01~0.05 s-1的高温低应变区域内,能量耗散率η值可高达0.37~0.44,属于易加工区域,是最佳的热加工窗口。

热方程及其类似形式的傅里叶变换解

本文考虑热方程及其类似形式的傅里叶变换解,从经典的一维及高维热方程的傅里叶变换求解推广到具有热方程类似形式的一维及高维偏微分方程的傅里叶变换解。

冷拔态GH4738合金热变形本构方程及热加工图

目的研究紧固件用冷拔态GH4738合金棒材在不同工艺参数下的热变形行为,为紧固件热加工工艺参数优化提供理论指导。方法采用Gleeble-3500热模拟实验机对冷拔态GH4738合金棒材在变形温度1000~1080℃、应变速率1~10 s^(−1)条件下进行了热压缩实验,变形量为50%。计算了该合金的材料常数和变形激活能Q,建立了基于峰值应力的冷拔态GH4738合金的本构方程,根据动态材料模型理论绘制了冷拔态GH4738合金的能量耗散图和失稳图,获得了合金在不同应变下的热加工图,并讨论了显微组织演变情况。结果冷拔态GH4738合金的流变应力随着变形温度的增加或应变速率的减小而降低。线性回归的相关系数证实了描述该材料热变形行为的本构方程的准确性。基于冷拔态GH4738合金的热加工图及显微组织验证结果可得,冷拔态GH4738合金的主要失稳区工艺参数区间为1000~1035℃/0.12~3s^(−1),1030~1072℃/0.25~10 s^(−1)和1075~1080℃/2.72~10 s^(−1)。热加工较佳工艺条件为1000~1028℃/0.02~0.14 s^(−1)和1040~1080℃/0.06~0.74 s^(−1)。结论通过对冷拔态GH4738合金热变形本构方程和热加工图进行研究,获得了冷拔态GH4738合金优化的热变形工艺参数,可用于指导冷拔态GH4738合金的紧固件热加工成形。

带调和振荡算子的非线性热方程的Gelfand-Shilov光滑性效应

在本文中,我们证明在s>1/2的Shubin空间Qs(R)中带调和振荡算子的非线性热方程Cauchy问题解的整体存在性和Gelfand-Shilov光滑性效应.这是在已有工作的基础上对正则性的一个改进的新论证.

拓展里奇流中共轭热方程的Harnack不等式

拓展里奇流是Hamilton里奇流的推广,具有强烈的几何和物理背景。本文考虑紧致的拓展里奇流的共轭热方程,用初等和直接的方法证明了其基本解的Harnack不等式。The extended Ricci flow is a generalization of the Hamiltonian Ricci flow with a strong geometric and physical background. In this paper, we consider the conjugate heat equation for the compact extended Ricci flow and prove Harnack’s inequality for its fundamental solution by elementary and direct methods.

23Cr-12Ni钢热压缩行为及热本构方程

利用GLEEBLE 3500热力模拟试验机对23Cr-12Ni钢进行等温压缩试验,温度为1000~1250℃,应变率为0.001~10/s。根据不同条件下的应力-应变曲线,拟合获得23Cr-12Ni钢的热本构方程,通过计算加工硬化率θ,得到该钢发生动态再结晶时的临界应力σ_(c)和临界应变ε_(c),并建立临界值与峰值之间的定量关系。结果表明:23Cr-12Ni钢发生动态再结晶的临界条件为ε>ε_(c)=5.06×10^(-2)Z^(0.011);临界值与峰值之间存在的关系为:σ_(c)=0.8404σ_(p);ε_(c)=0.088ε_(p)。

近β钛合金Ti-55511热塑性变形的流变应力分析与Arrhenius本构方程研究

主要研究Ti-55511钛合金在变形温度为700~850℃、应变速率为0.01~10 s-1、真应变为0.6条件下的热压缩变形行为。结果表明,Ti-55511钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,峰值应力随变形温度降低和应变速率升高而升高。为消除热压缩过程中的温升效应,提高模型的准确性,本文采用新的温度修正方法,即通过Arrhenius方程推导,并利用数学外推法,对实验流变应力曲线进行温度修正,修正结果表明,变形温度越低、应变速率越高,温升和流变应力增量越大。在温度修正的基础上,建立基于应变补偿的Arrhenius本构方程,用该本构方程预测的流变应力与实测流变应力之间的相关系数(R2)和平均绝对相对误差(average absolute relative error,AARE)分别为0.991和6.65%,表明用本构方程能够精确地预测不同热变形条件下的流变应力。

温稠密氦的状态方程、热输运性质和辐射不透明度的理论研究

温稠密状态下氦元素广泛存在于核聚变内爆过程和宇宙星体中,其热力学性质和辐射输运参数等物质特性在聚变实验设计和星体结构演化研究中起着至关重要的作用.本文采用充分考虑温稠密物质中电子离子碰撞物理效应的量子郎之万分子动力学方法,通过模拟宽广温度密度区域氦离子和电子的响应特性,构建了温度在10-60 kK,密度为1-24 g/cm^(3)范围内温稠密氦的状态方程数据库和电子热导率数据库,并计算了该温度密度下温稠密氦的辐射不透明度.本文的计算结果可以为聚变物理研究和很多基本天体物理问题建模提供必要的输入参数.

石墨烯增强铝基复合材料的热变形本构方程研究

采用热模拟实验机对石墨烯增强7075铝合金复合材料进行高温热压缩实验,变形温度为300~450℃、应变速率为0.001~1 s^(-1),分析其在不同应变速率及温度条件下的高温流变应力特征,并以实验数据为基础,通过函数拟合确定包含应变、应变速率和温度等变形参数的双曲正弦本构方程。研究结果表明:铝基复合材料热压缩变形时流变应力随应变增加迅速增大,达到峰值应力后略有下降且出现锯齿状波动;给出的双曲正弦本构方程可以较好地描述流变应力与应变、应变速率及温度之间的关系,计算值与实验值吻合良好。

高强韧耐蚀Ti90钛合金热变形本构方程的建立

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在800~1050℃、应变速率0.1~10 s^(-1)、变形程度75%的条件下对锻态Ti90钛合金进行了等温热压缩变形行为研究。结果表明,Ti90钛合金的峰值应力随变形温度的升高以及变形速率的降低而减小。950℃以下时,合金的流变应力随应变增大迅速降低,动态软化行为作用显著;950℃以上时,流变应力基本保持稳定。计算获得Arrhenius方程系数与应变之间的函数关系,使用线性回归的方法建立了Ti90钛合金的Arrhenius本构模型,计算该合金的热激活能为706.1973 kJ/mol。对比计算与试验获得的流变应力曲线,本构方程计算值与试验值基本相符,说明该模型具有较好的预测精度,可以用来指导有限元模拟及生产过程的工艺参数选择。

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.01~5 s-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明:试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1050~1150℃、应变速率0.1~1 s^(-1),此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5~15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。

热位差对隧道掌子面热空气蔓延特性影响研究

为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延前锋的温度变化呈现2个明显阶段,即T>297 K时的下降极快阶段和T<297 K时的逐渐平稳阶段;及时通风能够快速降低隧道温度,推荐大小里程侧风管出口距掌子面均为45 m,通风风速分别取20,15 m/s。研究结果可为进一步优化高铁隧道通风降温方式提供参考。

基于热分解的舰用复合材料S2/430LV热工参数

为了研究S2/430LV在热分解前后的热工参数,首先利用热重分析仪对氮气环境中S2/430LV复合材料和430LV树脂进行30~800℃环境下热重试验,分析了两种材料在不同升温速率下热分解响应特征;然后,基于阿伦尼乌斯方程,采用微分法与积分法相结合的方法,确定了S2/430LV热分解动力学参数。研究结果表明:430LV树脂和S2/430LV复合材料在氮气环境中均呈现单一热分解过程,纤维织物会促进430LV树脂基体热分解反应;采用Kissinger方程和Flynm-Wall-Ozawa方程确定S2/430LV活化能取值范围;利用Coats-Redfern方程确定S2/430LV最优热分解机理函数和指前因子,从而建立分解率和温度的函数关系式;采用混合定律,建立了考虑材料分解的热工参数模型。研究结果可为舰艇复合材料结构耐火传热性能研究提供有效数据支撑。

油气井用26CrMo7S钢的热变形应变补偿型本构方程

以26CrMo7S钢为研究对象,通过热模拟研究实验钢在温度为850~1250℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)、最大变形量为70%条件下的热变形行为和流变应力特征,建立相应条件下的流变-应力本构模型,考虑热变形过程中应变对流变应力的影响,结合应变补偿进一步修正本构模型,并进行准确性验证和误差分析。研究结果表明:26CrMo7S钢的热变形行为受到加工硬化和动态软化相互作用的影响,在高应变速率下以动态回复为主,而在中低应变速率下受动态回复和动态再结晶两者共同作用;应变补偿修正后的Arrhenius本构方程六次多项式拟合效果较好,对不同应变下26CrMo7S钢的流变行为具有较高预测精度,相关系数为0.99406,平均相对误差仅为5.08%,验证了模型的准确性。

含氮H13热作模具钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机,对含氮的H13热作模具钢开展了不同温度以及单道次的单向压缩试验,研究了其在应变速率为0.01~10 s^(-1)、变形温度为900~1250℃条件下的热变形行为,并根据高温应力-应变曲线,运用双曲正弦函数理论建立了该钢的本构模型,并根据动态材料模型确定了其在不同应变下的热加工图。结果表明:高温热压缩变形状态下,含氮H13热作模具钢的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小,当变形温度高于1100℃,应变速率小于0.1 s^(-1)时,含氮H13热作模具钢的流变应力曲线表现为动态再结晶特征;含氮H13热作模具钢的热变形激活能为610.23 kJ/mol,适合的热加工工艺范围为1100~1250℃,应变速率0.8~10 s^(-1)。

锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987~1027℃/0.026~0.01 s^(-1)和1070~1100℃/0.026~0.01 s^(-1),最优热加工参数分别为1000℃/0.01 s^(-1)和1100℃/0.01 s^(-1)。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合金的变形机制主要是动态再结晶。结论通过对锻态GH4169合金热变形本构方程和热加工图进行研究,获得了锻态GH4169合金优化的热加工参数,可用于指导锻态GH4169合金的镦粗和环轧成形加工。