TA15钛合金低温力学性能及J-C本构模型的研究

超低温加工技术可以有效改善钛合金加工过程中存在的切削温度高、加工质量差等问题,然而,钛合金低温本构模型的缺失制约了钛合金超低温加工技术的进一步发展。以TA15钛合金为研究对象进行低温静态拉伸试验,分析了TA15合金的低温力学性能,构建了钛合金低温本构模型,并基于不等分剪切区理论验证了本构模型的准确性。试验结果表明,在低温条件下,TA15钛合金的强度提高,延伸率和塑性降低,在-196℃时材料强化阶段明显缩短;将本构模型计算获得的切削力与试验获得的切削力对比研究发现,主切削力最大误差为22.34%,最小误差为0.48%,进给力最大误差为26.32%,最小误差为1.43%。修正后的Johnson-Cook本构模型具有较高的准确性,可以为钛合金超低温加工机理的研究提供参考和指导。

TA1本构模型的确定

采用试验方法,通过准静态压缩试验和分离式Hopkinson压杆试验,获得不同应变率10-3s-1～103s-1和不同温度293K～873K范围内TA1的应力-应变曲线;基于Johnson-Cook模型对试验结果进行分析,并对其应变率强化项做出修正。结果表明,TA1为应变率敏感材料,流动应力随应变率增加而增加,随温度增加而减小;未经修正的Johnson-Cook本构模型与试验数据偏差较大,修正后的本构模型与试验值吻合较好。

TA15钛合金动态再结晶晶粒生长模型

从理论上分析TA15钛合金动态再结晶晶粒生长驱动力,提出动态再结晶晶粒生长等效反驱动力的概念。基于动态再结晶晶粒生长驱动力,建立(描述动态再结晶晶粒尺寸演变)的晶粒生长速率模型及晶粒尺寸模型。以TA15钛合金动态再结晶晶粒尺寸实验测定数据为例,采用遗传算法(GA)优化尺寸模型参数。结果表明,模型计算结果与实验数据能够达到较好的吻合,平均误差为7.4%。

基于逐步回归法的TA15钛合金本构模型的建立

采用等温恒应变速率压缩实验研究,揭示了TA15钛合金热变形过程中变形温度、应变速率和应变对流动应力的影响规律。利用逐步回归法确定了影响流动应力的宏观可测变量(变形温度、应变速率和应变)的"最优"自变量子集,基于热压缩实验数据和部分神经网络预测数据,利用最小二乘估计算法求解模型回归参数值,建立了基于逐步回归法的TA15的材料本构模型。实验值与回归计算值的对比表明:所建立的材料本构模型描述TA15钛合金的热变形过程中所发生的动态软化过程(动态再结晶和动态回复)是合理可行的,且所建的材料本构模型形式简单,方便于应用到商用有限元软件所提供接口子程序中。

TA5钛合金热变形行为及本构模型

使用Gleeble-3800热模拟试验机对TA5钛合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在实验条件为850~1050℃/0.001~10 s^(-1)和最大高度压下率为60%下的热变形行为。结果表明:当变形温度为850~950℃时,流变应力曲线呈动态软化特征;当变形温度为1000~1050℃时,流变应力曲线呈稳态特征。当变形条件为850℃/0.001 s^(-1)时,组织中出现部分动态再结晶,组织均匀性较差;在变形温度为900℃时,组织相对均匀,动态再结晶程度较高,并随着变形温度的升高,晶粒尺寸增大;当变形温度达1000℃以上时,组织中有针状α相析出,并随着变形温度的升高,针状α相长大。当变形温度为900℃时,应变速率的增加导致晶粒不断被拉长,应变速率为0.01~1 s^(-1)时,晶界呈不规则锯齿状。最后建立基于应变耦合的Z参数修正的Arrhenius本构模型,预测了TA5钛合金的流变行为,得到其相关系数R 2值为0.993,平均相对误差AARE为4.43%,说明所建立的本构模型具有较高的精确度。

基于改进BP神经网络的TA15钛合金近β锻造组织预测模型

文章以训练结果的误差均方差与误差和降低为目标,通过循环和判断语句改进了MATLAB人工神经网络(ANN)工具箱的BP算法,实现BP网络多结构、多次循环训练,建立了TA15钛合金近β锻造变形参数(变形温度、应变速率和变形量)和变形水冷(WQ)及后续热处理(再结晶退火或高低温强韧化处理)后的组织特征参数(等轴α相的含量、平均晶粒直径和轴比,条状α相的含量和厚度)之间关系的BP人工神经网络模型。结果表明,针对近β锻造组织预报输入参数多,输入-输出参数高度非线性,该模型可以有效避免传统BP模型容易陷入局部极小值点的缺点,可较准确的得到各工艺参数组合下的组织特征参数;模型预测结果可以用于近β锻造不同工艺参数组合下组织特征参数的预报,及其演化规律的分析。

基于内变量的TA15板材室温拉伸力学性能预测模型

通过真空退火处理得到具有不同β相含量的TA15板材,并对其进行室温单轴拉伸试验,获得不同β相含量板材的真应力-应变曲线,并采用Bridgman公式对颈缩阶段应力进行了修正。结果表明:随着β相含量的增加,拉伸断裂应变明显增大。分别考虑α与β相室温变形行为,基于连续损伤力学建立了一套耦合位错密度和微观损伤的单轴拉伸本构模型。通过不同β相含量试样的应力-应变曲线,采用遗传算法确定本构方程常数。利用β相含量为18.63%和20.04%的试样的应力-应变曲线对所建模型进行验证,计算值与试验值吻合较好。

钙钛矿型铁电体Pb(Sc,Ta)O_3中有序畴生长模型的初步研究

本文基于有序-无序相变模型,首先从热力学上给出了在Pb(Sc,Ta)O_3材料中可能存在的有序态,同时得到了在不同约化温度下的序参量与B位离子组分关系曲线。考虑到有序畴中的组份涨落,利用粒子数平衡条件,在二维平面上提出了有序畴生长模型。

TA1箔力学性能和断裂行为的尺寸效应

对不同晶粒尺寸的100μm厚TA1箔进行单轴拉伸试验,研究其力学性能和断裂行为的尺寸效应,并构建基于尺寸效应的微尺度本构方程。结果表明,随着晶粒尺寸增大,钛箔的拉伸应力及强度呈现增大的趋势,伸长率先缓慢下降至25%,随后快速降低。拉伸过程中颈缩阶段和平缓阶段不断缩短,除晶粒尺寸为56.88μm的试样外,其余试样断口夹角处于50°~60°,为典型的剪切型断裂。晶粒尺寸超过21.08μm后,断口表面的撕裂棱和韧窝数量不断减少,断裂模式由塑性断裂转变为准解理断裂,晶粒尺寸大于36.14μm后,钛箔基体从HCP-Ti结构转变为FCC-Ti结构,位错密度降低,断口表面出现明显的解理断裂特征,断裂模式完全转变为解理断裂。基于表面层模型构建考虑尺寸效应的本构模型,可精确预测微尺度钛箔拉伸过程中的力学特性。

基于修正JC模型的TA12钛合金高温流变行为

为了研究TA12钛合金高温流变行为,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,对TA12钛合金进行了温度范围为700～850℃,应变速率为0.001～0.1 s^(-1)的高温拉伸试验。结果表明:在所研究的变形条件下,流变应力随应变的增加而逐渐增大,达到峰值应力后又逐渐减小,直至材料发生断裂,并在850℃、0.001 s^(-1)的变形条件下出现了稳态流动应力。综合考虑应变硬化效应、应变速率硬化效应和热软化效应的影响,提出一种修正的JC本构模型,可准确地描述TA12钛合金的高温流变行为。

固态氧化物阴极过程的离子扩散模型及其Ta_2O_5熔盐电解验证

固态氧化物阴极在氯化钙熔盐电解质中的脱氧速率可依据氧离子的稳态扩散模型(PRS模型)由固态氧化物阴极孔隙率P,还原后金属与还原前氧化物之间的摩尔体积比R,还原后阴极的体积收缩率S等参数直接计算.PRS模型重要意义还在于可提供极简单的公式以预测不同金属氧化物还原时固态阴极的优化孔隙率,而固态阴极孔隙率对其脱氧速率有显著影响.对于Ta2O5电解,其固态阴极孔隙率不宜大于50%.相关理论预测结果得到了固态Ta2O5在氯化钙熔盐中电解实验的良好验证,表明PRS模型对固态化合物阴极的快速、高效电解具有重要的指导意义.

基于M-K模型的TA15钛合金高温成形极限

为了探究TA15钛合金高温环境下的成形极限,明确本构方程中参数对成形极限的影响规律,建立了考虑高温软化效应TA15钛合金高温环境下的本构关系,利用高温成形极限试验平台及M-K失稳理论对TA15钛合金板高温环境下的成形极限分别进行了试验测试及理论预测。理论预测结果表明当温度从800℃提升至880℃时,平面应变状态下的极限主应变由0.18提升至0.33。基于M-K失稳理论和建立的高温本构模型,分析了本构方程中的参数对成形极限的影响规律,结果表明提高加工硬化指数、速率敏感因子及减小软化因子,均可以提升应变强化率的大小,进一步延缓沟槽内应变状态趋于平面应变状态,从而提升理论成形极限曲线在应变空间中的位置。此外,理论计算结果表明速率敏感因子对成形极限曲线的左侧影响程度要大于其对右侧部分的影响,该现象主要归因于速率敏感因子对不同应变大小下的应变强化率的影响不同。

TA饱和对基于贝瑞隆模型差动保护影响分析

纵联差动保护作为线路保护的主保护拥有许多很可靠的性能,特别是基于贝瑞隆模型的差动保护,其不受电容电流影响的特性,在超高压线路保护中有明显的优势。为了更全面地了解该保护的性能,本文从TA饱和的角度出发,对它的工作特性进行分析。

TAED作为H_2O_2漂白活化剂去除木素模型物中发色基团的研究

该文讨论了四乙酰乙二胺(TAED)/H2O2体系和单一H2O2体系分别与木素模型物(乙酰香兰酮)的反应动力学方程。2种系统中氧化乙酰香兰酮的反应都是一级反应。在TAED/H2O2体系中,一级反应速率常数k为0.34min-1,半衰期t1/2为2min;而单一H2O2体系中,k为0.0035min-1,半衰期t1/2为220min。因此,TAED/H2O2体系氧化乙酰香兰酮的速率比单一H2O2体系快约100倍。同时还分析了TAED/H2O2体系漂白针叶木TMP时,为了增加过氧乙酸的生成,起始pH为11左右;为了减少H2O2的降解,终了pH应为7,这样的反应条件有利于提高反应效率和速率。

TA15钛合金流变模型建立及成形载荷预测

通过热压缩试验研究了TA15钛合金在高温变形时的流动应力,并建立了TA15材料流变应力模型,同时对模型的可靠性进行了验证。

室温高应变率下钛合金TA31流动应力响应行为及本构模型研究

室温下,通过UTM5305万能试验机、ALT1000剖分式Hopkinson压杆装置,对钛合金TA31进行了准静态压缩、动态冲击试验。基于试验获得的应力-应变曲线,探讨了其应变硬化效应、应变率强化效应和绝热温升软化效应。依据钛合金TA31所呈现的流动应力响应行为特征,建立了一种新型J-C本构模型,该模型考虑了应变、应变率间的耦合作用和绝热温升对其流动应力的影响。将本构模型计算值与试验值进行对比分析,并借助相关系数(R)、平均相对误差(AARE)两个统计参数,评估了所建立的本构模型预测精度。R和AARE分别为0.988 7、0.63%,结果表明,所建立的新型J-C本构模型能够较准确地描述钛合金TA31的流动应力响应行为。

基于模型的CTCS-3级列控系统测试案例自动生成方法

为了提高CTCS-3级列控系统测试案例生成效率,提出了基于混合通信顺序进程(hybrid communication sequential process,HCSP)形式化模型和时间自动机(timed automaton,TA)形式化模型的列控系统测试案例自动生成方法;建立了列控系统运营场景的时序模型,分析了列控系统运营场景规范中时序功能的正确性;在时序模型的基础上,设计了满足全状态、全变迁和自定义-使用3种领域无关覆盖准则的列控系统测试案例自动生成算法,并以RBC(radio block center,RBC)切换场景为例,生成了100%全状态、全变迁和自定义-使用覆盖准则的测试案例套.从测试套数量、测试时间和内存消耗3个方面分析测试案例的生成效率表明:自定义-使用覆盖准则的测试案例套测试时间和内存消耗最小,分别为0.02 s和9.4 MB,本文方法提高列控系统测试案例生成效率最大达30%.

金属氧化物薄膜光学常数计算物理模型应用研究

采用离子束溅射(IBS)方法制备了HfO2和Ta2O5两种金属氧化物薄膜,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。在拟合过程中,采用L8(27)正交表设计了8组反演计算实验,在初始选定Cauchy模型后,对HfO2薄膜拟合影响最大的为表面层模型,对Ta2O5薄膜拟合影响最大的为折射率梯度模型。确定了不同物理模型对拟合函数MSE的影响权重和拟合过程中模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,最后加入弱吸收模型反演计算两种薄膜的光学常数,反演计算的MSE相对初始MSE可下降79%和39%,表明拟合过程模型选择物理意义明确,具有广泛的应用价值。在500nm处,Ta2O5薄膜的折射率梯度大于HfO2薄膜,而HfO2薄膜消光系数大于Ta2O5薄膜。表明Hf金属与Ta金属相比容易氧化形成稳定的氧化物,HfO2薄膜的吸收要高于Ta2O5薄膜。

自发Basal-like乳腺癌小鼠模型研究

目的:探讨TA2小鼠自发乳腺癌生物学行为、形态及免疫表型特征,比较其与人Basal-like乳腺癌的相似程度,研究TA2小鼠乳腺癌发生与妊娠及小鼠乳腺癌病毒(mouse mammary tumor virus,MMTV)的关系。方法:收集TA2自发乳腺癌小鼠84只,采用H&E染色和免疫组织化学染色检测TA2自发乳腺癌组织形态、免疫表型与转移情况,比较与人Basal-like乳腺癌的相似程度。电化学法检测TA2自发乳腺癌小鼠(n=10)、妊娠15天小鼠(n=6)与正常小鼠(n=6)血清雌二醇和孕酮水平。电镜观察肿瘤细胞内是否存在MMTV病毒颗粒,使用PCR和Real-time PCR分别检测MMTV LTR在TA2正常小鼠乳腺、妊娠小鼠乳腺和乳腺癌中基因组与mRNA表达变化。结果:TA2自发乳腺癌小鼠平均见瘤年龄(329.81±9532)天,平均分娩次数(2.70±1.82)次,且肿瘤在妊娠期内迅速增长。肿瘤多发生内脏转移,淋巴结转移未见,80.0%(64/80)发生肺转移。TA2自发乳腺癌形态一致,癌巢由胞浆稀少的小圆细胞构成,周围被发育良好的基质包绕。实性癌巢中央为未分化或分化差的癌细胞,且核分裂像多见,中央可见坏死;癌巢边缘的癌细胞多发生分化,呈腺泡状,腺管状或乳头状;腺泡状癌巢周围有单层或多层肌上皮和致密基质包绕;腺管状分化癌巢中央可见粉色分泌物积聚;实性癌巢中央可见坏死。免疫组化染色显示TA2自发乳腺癌不表达ER、PR和HER2,高表达Cyclin D1、PCNA、p53和CK5/6。电镜观察显示肿瘤细胞内存在MMTV病毒颗粒。TA2自发乳腺癌小鼠血清雌二醇和孕酮浓度及瘤组织内MMTV LTR mRNA表达均升高,其改变与妊娠小鼠相似。结论:TA2小鼠自发乳腺癌形态、免疫表型和生物学特征与人Basal-like乳腺癌极为相似,能够反映Basal-like乳腺癌发生发展的全过程,是研究Basal-like乳腺癌的良好模型。妊娠激素水平升高导致的MMTV激活在Basal-like乳腺癌发生过程中起重要作用。

舰船钛合金超声检测信号模型及模极大值小波去噪算法分析

针对舰船用钛合金超声检测信号中普遍存在的材料散射噪声过大的现象,结合钛合金超声检测信号与散射噪声信号的产生特点,构造了一组信号模型,并提出了基于小波分解的一种改进的模极大值去噪算法。该算法利用小波分解中的低频系数来确定信号位置,在高频各尺度系数的对应位置寻找相应的频率信息,以达到提取信号去除噪声的目的。实例分析表明,该模型能基本反映超声检测信号的特点,而且此算法对TA2钛合金超声检测信号去噪效果比较理想。