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)。

TC4钛合金电致塑性本构方程建立

采用自行设计的绝缘夹具对TC4钛合金板材进行了电致塑性单向拉伸试验。基于对照试验的方法,以无脉冲电流且不同温度条件作为参照,与同等温度条件下脉冲电流加热情况进行对比,以探索电流参数对TC4钛合金电致塑性效应和力学性能的影响规律。结果表明:在试验研究范围内,脉冲电流的占空比主要影响材料的温度变化,脉冲电流密度对TC4钛合金的电致塑性起主导地位,脉冲电流作用下的TC4钛合金材料抗拉强度大幅下降,塑性提高。基于Johnson-Cook模型和Arrhenius方程建立了耦合温度和脉冲电流密度的TC4钛合金电致塑性本构方程,并进行了验证。

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。

基于修正流变应力的6013铝合金本构方程和热加工图

基于6013铝合金热压缩原始真应力-应变曲线,在摩擦、温度双修正基础上建立应变修正后的Arrhenius本构方程,并对模型进行误差分析。根据动态材料模型理论和Prasad失稳判据,建立6013铝合金变形温度为530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热加工图。研究结果表明:经过摩擦和温度双修正后的应变修正Arrhenius本构方程预测精度更高,流变应力预测值和实验值之间的相关系数为0.997,平均绝对误差为0.3 MPa,平均相对误差仅为3.06%。在整个变形过程中没有失稳现象,功率耗散效率η在0.3以上,主要的软化机制为动态再结晶。随着功率耗散效率η从0.32增加到0.36,晶粒的形貌由扁平状转变为等轴状,晶粒平均等效圆尺寸逐渐减小。考虑细化合金的晶粒,变形温度为560~575℃、应变速率为0.03~0.1 s^(-1)是较合适的工艺参数。

蓝宝石晶体纳米压入本构方程

应用有限元方法(FEM)结合神经网络优化及无量纲模型,建立了可统一描述蓝宝石不同晶面纳米压入行为的本构方程。采用纳米压痕方法对蓝宝石晶体的四个典型晶面(C、A、R、M)的表面微力学行为进行了研究,本构方程计算结果与实测结果对比表明:加载、卸载曲线均可由压入深度h的二次函数表达;加载曲线是压入面弹性模量E、屈服应力Y和加工硬化指数n的函数,卸载曲线则除此三个因素之外还与卸载位置(最大深度)h_(max)有关;对同一晶面而言,残余深度hr正比于h_(max),塑性功正比于h_(max)的三次方。结果还表明,对蓝宝石晶体这类难以应用常规力学性能试验研究手段的超硬高脆材料,利用本构方程结合纳米压痕试验,可以比较有效地获得其基本力学性能。

感应加热TA18钛合金热压缩本构方程及热加工图

以锻造TA18钛合金棒材为研究对象,利用Gleeble-3800型热模拟试验机模拟感应加热升温过程,在变形温度为820~900℃,应变速率为0.1~10 s^(-1),变形量为80%的条件下进行了热压缩试验,研究其高温力学行为。基于Arrhenius型本构方程和Z参数建立了TA18钛合金高温流变峰值应力模型,采用动态材料模型绘制热加工图,根据Prasad失稳判据构建了塑性失稳图。结果表明,应变速率一定时TA18钛合金流变应力随着变形温度升高而减小,变形温度一定时呈现出正应变速率敏感性;在应变速率≥1 s^(-1)条件下,TA18钛合金表现出动态再结晶行为;Arrhenius方程能较好地预测TA18钛合金在不同工艺参数下的峰值应力变化规律;在变形温度860~880℃、应变速率3~10s^(-1)区间内,TA18钛合金具有较好的热加工性能。

汽车用超高强度25MnB钢的热变形行为及本构方程

在MMS-200热模拟试验机上对25MnB钢进行了单轴等温热压缩实验,得到了25MnB钢在温度为850~1150℃,应变速率分别为0.01、 1、 10和30 s^(-1),最大真应变为0.7时的真应力-真应变曲线。结果表明:在低应变速率下,材料主要软化机制为动态再结晶,高应变速率下材料变形机制为加工硬化-动态回复。通过引入Zener-Hollomon参数,利用应力-应变数据建立了修正的Arrhenius型本构方程,峰值应力状态下25MnB钢的热变形激活能为297.376 k J·mol^(-1),在峰值应力本构方程的基础上,将应变对材料常数的影响纳入本构分析中,通过对比实验数据和预测数据,使用相关系数和平均绝对相对误差评估了所建立本构方程的适用性,结果表明考虑应变补偿的本构方程对25MnB钢的流变应力有着良好的预测性。

Inconel625合金在200~600℃下力学性能及本构方程研究

研究了Inconel625合金在200~600℃的力学性能变化,利用SEM、万能材料试验机等仪器分析温度对Inconel625合金抗拉强度的影响。结果表明:Inconel625合金在200~600℃抗拉强度随着温度的升高逐渐降低,600℃时抗拉强度保留率为室温的87.7%,断裂机制由韧性断裂逐步演变为脆性断裂。开展了不同温度、不同应变速率下的高温拉伸试验,根据试验结果推导出了Inconel625合金在热变形过程中的本构方程,将实测值与预测值进行了对比,验证本构方程的准确性,其相对误差最大为6.04%,具有很好的吻合度。

GH5188合金板材高温拉伸变形流动行为与本构方程研究

目的研究GH5188合金板材高温拉伸变形流动行为,为高温合金板材高温成形工艺的制定和优化提供指导。方法基于GH5188合金板材高温拉伸试验,分析了变形工艺参数对GH5188合金板材高温拉伸变形时真应力、应变速率敏感性指数和应变硬化指数的影响规律,建立了本构模型对其流动行为进行描述和预测。结果GH5188合金板材高温拉伸变形流动行为受应变硬化、流动软化和应变速率硬化的共同影响,其变形过程分为弹性变形、加工硬化、稳态流动和断裂4个阶段。随变形温度的升高和应变速率的降低,真应力减小。变形温度、应变速率和真应变对GH5188合金板材的应变速率敏感性指数和应变硬化指数具有显著影响。基于Johnson-Cook和Hensel-Spittel模型,建立了考虑应变硬化效应、流动软化效应和应变速率硬化效应耦合影响的GH5188合金板材高温拉伸变形本构模型(JC-HS模型),采用该模型预测的真应力与试验值的平均相对误差为6.02%。结论建立的JC-HS模型能够较好地描述和预测GH5188合金板材的高温拉伸流动行为。

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。

宇航紧固件用TB3钛合金棒材本构方程建立

对宇航紧固件典型规格Ф4.88 mm的TB3钛合金棒材开展了热压缩实验研究,对TB3钛合金的热压缩流变曲线进行了摩擦和温度双修正,并利用修正后的数据计算出热激活能Q、应力指数n、应力水平参数α以及与温度无关的常数ln A等参数,构建了更准确的Arrhenius双曲正弦本构方程。研究获得的TB3钛合金本构方程,可以为宇航紧固件及精密结构件的冲压成型有限元模拟及工艺优化提供支撑。

级配砂不同含量的软土变形特性及其本构方程

不同含砂量的软土变形特性比较复杂,而级配砂含量对软土的影响更难预测,针对杭州含级配砂软土地层特性,通过不同含砂量软土的三轴剪切实验,分析了土样三轴剪切破坏形态,获取了不同围压下不同含砂量土样应力-应变曲线并分析了数据变化规律,提出了含级配砂软土应力-应变曲线变化率的幂次函数本构模型,从全新的角度揭示了级配砂不同含量软土的塑性硬化参数和软化参数变化规律,并通过求原函数的方法获得了可以反映含砂量的软土应力应变本构方程。研究表明:围压与含砂量对土样的三轴剪破形态都有影响;含砂量增加能显著提高土样的抗剪强度,不同围压下(100 kPa、200 kPa、300 kPa)40%含砂量抗剪强度分别增加37.38%、14.1%、8.86%;随着含砂量增加,土样的最大卸载切线模量随之增大,土样切线模量变化率随之减小。研究成果为深入探讨级配砂对软土变形特性的影响提供了新思路。

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。

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)。

同构方程视角下高中数学几何试题解题方法

随着近年高考的发展与变迁,解析几何试题的形式也在不断演变.传统的一点一线一方程的大题逐渐减少,取而代之的是涉及大量联立方程和计算的题目,这给学生解题带来了一定的难度,使一些学生对此感到畏惧.本文对解析几何试题进行解答与分析,这些同构方程类型是学生在解析几何问题中经常遇到的,掌握其中的解题方法可以帮助学生更好地应对这类题目.

同构方程视角下高中数学解题思考——以解析几何试题为例

本文从同构方程的视角出发,通过实例分析说明同构方程在高中数学解析几何试题中的应用.首先介绍了同构方程的概念和关键性质,并探讨同构方程的基本应用.接着详细讲解解析几何的基本概念和定理,并利用同构方程的相关知识阐述解析几何中的关键问题.最后,总结同构方程视角下的高中数学解题方法的优势和实践,为高中数学教学提供宝贵的经验.

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。

硝基胍发射药制备工艺过程中的流变本构方程研究

以硝基胍发射药实际生产加工过程中不同时段的药料为研究对象,采用自主研发的固体推进剂专业双料筒毛细管流变仪测试药料的流变特性,并对流变特性曲线进行拟合,获得硝基胍发射药的流变本构方程。结果表明:硝基胍发射药具有典型的假塑性流体特征;延长捏合时间有利于高分子链充分溶胀;剪切应力-剪切速率曲线采用自构函数y=Aln^(2)x+Blnx+C时的拟合效果较好;剪切黏度-剪切速率曲线采用Williamson流变本构方程时的拟合效果好。

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。