AF1410高强度钢热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度850℃~1150℃及应变速率0.001s~(-1)~10s~(-1)下进行热压缩试验,研究了AF1410高强钢的热变形行为。考虑摩擦、温度升高的影响,修正了AF1410钢的实测流变应力,修正后的流变应力低于对应的测量值。随着应变速率增加及变形温度降低,摩擦对流变应力的影响逐渐增大;温度升高对流变应力的影响在高应变、低变形温度时较为明显。基于修正后的流变曲线,通过线性回归确定了变形过程中的热激活能Q=366.89kJ·mol~(-1),建立了AF1410钢的本构方程。     

QD08低碳钢高温本构方程及热加工图

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了QD08低碳钢在1 000～1 200℃和0.1～10 s~(-1)条件下的热变形行为。为了描述高温流动特征,建立了QD08低碳钢的高温流变应力方程。根据试验数据,建立基于动态材料模型的QD08低碳钢热加工图,结合压缩变形后的微观组织观察分析,最终获得试验参数范围内QD08低碳钢热变形的最佳工艺参数。结果表明,保持较高功率耗散效率的加工安全区集中在变形温度为1 070～1 100℃、应变速率为5～10 s~(-1)的区域。结合微观组织分析,该区域成形时低碳钢主要发生动态再结晶,适合进行热加工。     

TA15钛合金热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机对TA15钛合金进行了热压缩,获得了TA15钛合金在750~980℃、应变速率在0.001~1 s~(-1)的应力-应变曲线。基于TA15钛合金的压缩试验数据建立了高温热变形本构方程和热加工图,并结合热加工图分析了TA15钛合金热变形组织,确定了TA15钛合金的合理热加工参数范围。结果表明,TA15钛合金本构方程为双曲正弦函数,可由Z参数表示,其热变形激活能为523.374 k J/mol。TA15钛合金高温热变形最佳工艺参数为变形温度875~980℃和应变速率0.01~0.10 s~(-1)。     

35MnB钢高温变形行为及本构方程

为了合理制定35MnB钢制件热成形工艺参数,在790~1190℃温度范围内,应变速率为0.01~10 s~(-1)及总压缩变形量(真实应变)为0.6的试验条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对35MnB钢进行热压缩变形试验,研究其高温变形行为。结果表明:流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大。同一应变速率下,随着变形温度的升高应力峰值向左移动,应力-应变曲线整体下移;同一变形温度下,应变速率越大,应力峰值越高,相应的应变量也越大。采用含有变形温度(T)和变形激活能(Q)的Arrhenius equation方程的双曲正弦模型,构建了35MnB钢在高温下流变应力与应变速率的本构方程。并验证了所构建本构方程的准确性,计算结果显示预测应力峰值与试验应力峰值吻合较好。通过采用本文所构建的35MnB钢本构方程对大型液压装载机锻造摇臂成形过程进行模拟,结果证明本文所构建的本构方程可以应用于35MnB钢制件高温成形模拟过程,并为实际生产做指导。     

新型二次硬化超高强度钢的高温塑性及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了一种新型二次硬化超高强度钢M54在850~1 200℃、应变速率为10-2~10s-1条件下的热压缩变形行为,测得了钢的高温流变曲线,并观察变形后的显微组织。实验结果表明,该钢种的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小,在真应变为0.9,应变速率为10-2~10s-1的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也随之提高。通过计算可知该钢的热变形激活能为489.712kJ·mol~(-1),并建立了试验钢的热变形方程,并绘制了其热加工图,结合高温变形后的显微组织和热加工图,确定了最优热变形工艺参数为变形温度范围1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1s~(-1)。     

12CrNi9MoV合金钢热变形本构方程及热加工图

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了在变形温度850～1200℃、 应变速率0.01～10 s-1条件下12CrNi9MoV钢的热变形行为.基于试验钢的真应力-真应变曲线,获得了试验钢的热变形激活能为365.3 kJ·mol-1,进而得到了试验钢的热变形本构方程.结果表明:12CrNi9MoV钢为热敏感型和正...     

超高强度钢热变形方程

热冲压成形工艺是将冲压成形工艺和淬火工艺集成在同一工序中进行的新型成形工艺。根据热冲压工艺的时间-温度特征,采用Gleeble3800热模拟系统,在温度600℃~900℃、应变速率0.01/s~0.5/s下,对热冲压钢板USIBOR1500进行热拉伸实验,获得了相应的应力-应变曲线。结果表明,USIBOR1500钢的热变形行为符合应变硬化加动态回复机制,变形温度和应变速率对其力学性能有很大的影响;计算了USIBOR1500钢的热变形激活能,并通过对变形激活能及Zener-Hollomon参数的研究,建立了超高强度硼钢热变形稳态流变应力模型和热变形方程,为估算成形时所需的最大载荷及设备选取提供参考。     

12%Cr超超临界转子钢热变形行为及高温塑性本构方程

以12%Cr超超临界转子钢作为研究对象,借助Gleeble-1500D热模拟实验机,在变形温度为900～1250℃,应变速率为0. 005,0. 05,0. 5和5 s~(-1),变形量为50%的条件下,对试样进行热变形压缩实验。通过实验得到了该材料在不同参数下的应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导出12%Cr超超临界转子钢最大变形抗力本构方程,并分析了不同热加工条件下12%Cr超超临界转子钢的微观组织。通过实验可以得出:12%Cr超超临界转子钢对变形温度和应变速率的变化较为敏感,变形温度越高,应变速率越低,所对应的应力值越小,再结晶现象越容易发生。12%Cr超超临界转子钢的变形激活能为Q=5. 266×105J·mol~(-1)。     

基于摩擦修正的GE1014钢热本构方程及热加工图

对GE1014钢进行了热变形温度为850～1200℃、应变速率为0.01～10 s^-1、应变量为0.7条件下的高温轴向压缩试验,对流变曲线进行了摩擦修正,建立了GE1014钢的热本构方程和Z参数方程,基于动态材料模型理论建立了GE1014钢的热加工图,并通过材料变形后的显微组织分析确定了热加工图的准确性和最后热变形区域。结果表明,摩擦效应在低变形温度或高应变速率条件下对GE1014钢的高温流变曲线影响显著;计算得到摩擦修正后的GE1014钢的热变形激活能为400.197 kJ·mol^-1;当试验钢的真应变为0.4和0.7时,在试验条件下的高温、低应变速率区的能量耗散效率η达到最大值0.34。综合分析热加工图及试验钢的显微组织,确定了GE1014钢在变形温度为1100～1150℃、应变速率为0.1 s^-1条件下能够获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,此时GE1014钢的热加工性能最好。     

2219铝合金高温本构模型及热加工图研究

为研究2219铝合金的高温流变行为及最佳热加工工艺窗口,采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为573～773 K和应变速率为0.01～10 s^-1条件下对2219铝合金进行了等温压缩实验,得到了不同应变速率和温度下的真实应力-真实应变曲线。根据2219铝合金流变数据的特性,提出了一种新的本构模型,并将其与经典模型的预测精度进行了对比。此外,利用构建的新本构模型推导出了2219铝合金的热加工图解析计算公式,并绘制了其热加工图。结果表明,2219铝合金是一种温度和应变速率高度敏感材料,其高温本构关系必须考虑温度和应变速率的影响。在低温下,Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型的预测精度较低,尤其在573和623 K温度下,其预测结果与实验数据存在较大误差。相比之下,新模型在不同温度和应变速率下的预测精度误差较小,并且明显优于Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型。这是因为新模型在lnσ和■之间采用了3阶精度逼近,而Arrhenius模型和Hensel-Spittle模型只采用了1阶精度逼近。通过采用更高阶的逼近方法,新...     

Ti80钛合金两相区高温变形本构模型及热加工图

为了确定Ti80钛合金热变形的最佳工艺窗口,采用Gleeble3500热模拟试验机对Ti80钛合金进行了高温压缩试验,试验变形温度为850~1050 ℃,应变速率为0.05~1 s^-1。结果表明,Ti80钛合金对变形温度和应变速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而显著升高,近β区的流变应力分布会发生突变。应用线性回归方法,建立Ti80钛合金的高温本构方程,计算出Ti80钛合金在两相区的变形激活能为308 kJ/mol,并基于Prasad失稳准则,建立Ti80钛合金的热加工图,最终确定在变形温度为880~930 ℃的两相区变形条件下,Ti80钛合金在高应变速率下可以充分发生动态再结晶,从而获得理想的组织性能。     

新型高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金热变形本构方程及热加工图研究

以新型高强韧 Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,借助Gleeble-3500热模拟机开展了热压缩试验,变形温度为310～470℃,应变速率为0.001～1 s1,真应变为1.2.利用试验数据建立了该合金的本构方程和热加工图,采用SEM和EBSD对典型试样变形后的微观组织进行了观察,对热加工图的可靠性进行了验证.结果...     

镁合金Mg-Zn-Y-Zr的高温变形及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对铸态镁合金Mg-Zn-Y-Zr在变形温度为250～450℃,应变速率为0.001～1s-1条件下的高温压缩变形行为进行研究,利用双曲正弦关系描述了该合金的本构方程。结果表明,Mg-Zn-Y-Zr合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真实应力-应变曲线基础上,建立的Mg-Zn-Y-Zr合金高温变形的本构模型较好地表征了其高温流变特性。     

超大型环形件用2219铝合金的热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机,分析了2219铝合金在变形温度为330～450℃,应变速率为10~(-2)～10 s~(-1),统一压缩变形量为60%的条件下的热变形行为,研究了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了超大型环形件用2219铝合金热变形时的本构方程和热加工图。结果表明:2219铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;基于应变-应变速率补偿模型建立的本构方程可以更好地预测其流变行为,实验值与预测值的相对误差的标准偏差为6. 7%,最大相对误差绝对值为18. 7%;确定了热加工最佳工艺参数区间:应变速率为10~(-2)～1. 2×10~(-2)s~(-1),变形温度为400～430℃。     

Aermet100钢高温变形行为及热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1,变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为,并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律,建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图,并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区,分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。     

TC18钛合金热压缩本构方程及热加工图

在温度为750～950℃、应变速率为0.01～10 s-1、变形程度为60%的条件下对TC18钛合金的高温流变应力变化规律进行热模拟实验研究。采用Arrhenius双曲正弦函数推导出TC18本构方程。以热模拟压缩实验为基础建立了真应变0.3、0.5时TC18钛合金热加工图。结果表明:TC18钛合金流变应力随着变形温度升高而降低,随着应变速率的升高而升高;在本实验条件下TC18钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制;Arrhenius双曲正弦函数能够很好地描述TC18钛合金本构方程。热加工图结果表明:在真应变为0.3时存在3个非稳定区域,在应变为0.5时存在2个非稳定区域。结合热加工图,较佳的热加工区间在温度为830～920℃,应变速率为0.01～0.32 s-1区域内。     

TC21钛合金热压缩本构方程及热加工图

为准确获得TC21钛合金塑性加工的变形特征和热加工条件,合理设计锻造工艺参数,利用Gleeble-3500热模拟机进行等温恒应变速率热压缩试验,研究了TC21钛合金在变形温度为830～1010℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下的热变形行为,采用Arrhenius双曲线正弦函数推导出TC21钛合金本构方程。并基于动态材料模型(Dynamic Materials Model, DMM)建立了TC21钛合金的热加工图。结果表明,在本试验的变形条件下,该合金的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增大。根据热加工图确定了合金的热加工安全区域为：变形温度为900～940℃、应变速率为0.01～0.05 s^-1和变形温度为970～1010℃、应变速率为0.01～0.08 s^-1。     

AerMet100超高强度钢的热变形行为及本构模型研究

采用Gleeble3500热模拟实验机在900~1100℃温度、0.01~10s-1应变速率条件下,对超高强度钢Aer Met100进行了热压缩实验,得到了该合金的真应力-真应变曲线。利用Jonas双曲函数模型建立了峰值应力与变形温度和应变速率的关系,确定了材料的激活能为261.2 k J/mol,应变速率敏感系数m=0.0998,温度敏感系数s=7912。通过一元线性回归法获得了不同应变量下的参数值,得到了上述条件下受到等效应变影响的流动应力本构关系模型,该模型计算相对误差小于11.3%。     

等轴组织TC21合金高温变形本构模型和热加工图

对等轴组织TC21合金在Gleeble-1500热模拟实验机上进行了等温压缩实验,变形温度为760、800、840、880、920和960℃(α+β相区),应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10.0 s-1.结果 表明:TC21合金的流动应力随应变速率降低和变形温度升高而降低;随应变的增加,变形激活能从570 kJ·mol-1减少到410 kJ· mol-1.基于应变补偿的Arrhenius方程建立TC21合金高温变形本构模型,该模型可以精确地预测流动应力随工艺参数的变化.基于动态材料模型建立了TC21合金的热加工图;热加工图中的能量耗散效率和非稳态成形区域随着应变增加而改变.     

新型超高强度铝合金本构方程的研究

采用等温恒应变速率压缩试验对超高强度铝合金的流动应力规律进行了研究。按最小二乘法原理,采用多元线性回归的方法,建立了超高强度铝合金的本构方程,该回归方程的计算值与试验值相比,平均误差小于5%,在工程应用上有较高的精度。