基于等温压缩试验的20Cr2Ni4A钢Johnson-Cook本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度700～1000℃、应变速率0.001～1 s~(-1)条件下进行了20Cr2Ni4A钢的等温压缩试验。结果表明,20Cr2Ni4A钢的流动应力随变形温度的降低或应变速率的增加而增加,其在700℃变形条件下的真实应力-应变曲线的变化规律异于其它变形温度,真实应力达到峰值后,以软化机制为主,但并未出现先强化后软化的单峰型应力-应变曲线。构建了20Cr2Ni4A钢的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率敏感系数进行了修正,修正后的本构模型的适用范围为变形温度700～1000℃、应变速率0.001～0.1 s~(-1)。通过对热加工图的分析,确定的20Cr2Ni4A钢合理的热加工参数范围为:变形温度925～1000℃、应变速率0.001～0.05 s~(-1)。本研究可为20Cr2Ni4A钢热加工工艺参数的选择提供理论依据。     

2D70铝合金热变形动态组织演变及模型研究

针对2D70铝合金进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在应变速率为0.001~1s~(-1),温度为350~530℃下变形的流变应力曲线和显微组织演变。基于此,建立2D70铝合金在该变形条件下的流变应力方程和位错密度模型,并利用DEFORM-3D有限元软件对合金进行微观组织模拟。结果表明,2D70铝合金在350℃下变形时,由于内部组织发生动态再结晶,使得在较低应变速率下(0.001s~(-1))变形的组织晶粒更细小;当变形温度达到470℃时,α-Al_2CuMg相大量回溶基体,呈现出α-Al相晶粒,其尺寸随着应变速率的提高而减小,同时在较低应变速率(0.001s~(-1))下变形,α-Al相晶粒将变得粗大。模拟对比可知模拟组织较好地反映金相组织演变趋势。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10 s~(-1)变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800,850℃和10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-1)条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

20CrMnTiH钢热压缩微观组织演变及动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟机对20CrMnTiH在温度为950℃~1 150℃、应变速率为0.01s~5s-1、变形量为60%条件下进行等温压缩实验,研究热压缩变形过程中变形温度和应变速率对材料流变应力和微观组织演变的影响规律。在对实验数据回归分析的基础上,建立20CrMnTiH动态再结晶模型;将建立的材料模型导入有限元软件DEFORM-3D中,模拟热压缩过程中的动态再结晶。结果表明,升高变形温度和降低应变速率均有利于20CrMnTiH发生动态再结晶,变形后再结晶晶粒尺寸增大,且动态再结晶体积分数增加;模拟结果与实验结果吻合。     

汽车用5182铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了5182铝合金在变形温度为573 K～723 K、应变速率为0. 01 s-1～10 s~(-1)、真应变为0～0. 69条件下的高温流变应力行为,建立了5182铝合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:5182铝合金在热变形时,其流变应力呈现出稳态流变特征,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大,但在应变速率ε·≥1 s~(-1)高应变速率下,则出现动态软化现象;可以采用包含Z参数的双曲正弦函数关系来描述5182铝合金高温变形时的流变应力行为;最佳的热变形区域为变形温度400℃～420℃、应变速率0. 01 s~(-1)～0. 1 s~(-1)。     

基于BP神经网络的2D70铝合金本构关系模型

利用Thermecmastor-Z型热加工模拟试验机对2D70铝合金进行等温恒应变速率压缩试验,获得了不同变形温度、不同应变速率和不同真应变下的流动应力数据.结合实验数据和神经网络知识,建立了具有BP算法的人工神经网络,训练结束后的神经网络即成为2D70铝合金的一个知识基的本构关系模型.误差分析表明,该神经网络本构关系模型具有较高的精度,可用于指导2D70铝合金热加工工艺的制定,并可用于2D70铝合金热变形过程的有限元模拟.     

基于Malas准则的7050铝合金3D热加工图研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了7050铝合金变形温度573~723 K、应变速率0.001~1 s~(-1)的等温热压缩试验,并对合金的热变形行为进行了研究。从流动应力曲线可以发现,流动应力随变形温度的增加而降低,且随应变速率的增加而增加,存在明显的高温软化和应变速率强化现象。在流动应力曲线基础上,基于Malas准则建立了7050铝合金的3D热加工图,确定出合适的热加工区域为变形温度700~723 K、应变速率0.001~0.006 s~(-1)。     

均匀化处理的6063铝合金的热压缩变形行为及组织演变

为了考察6063铝合金在较高应变速率下的变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对合金在变形温度390~510℃和应变速率1~20 s~(-1)进行热压缩试验。结果表明:流动应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。在应变速率为1~10 s~(-1)时,流动应力随着应变增加逐渐进入稳态流动阶段;在应变速率为20 s~(-1)时,流动应力达到峰值后随应变量增加而下降。通过热加工图获得适宜的热变形工艺参数为:变形温度460~490℃,应变速率2~6.3 s~(-1)。合金在失稳区发生局部流动和剪切变形,在安全加工区域组织更均匀。随着温度升高和应变速率下降,位错密度减小,合金发生动态再结晶。     

基于应变影响的7A09铝合金等温压缩流动应力模型

在Gleeble-1500型热模拟压缩机上研究7A09铝合金在温度为633~733 K、应变速率为0.01～10.0s-1、最大变形程度为60%条件下的高温流动行为;基于7A09铝合金高温压缩时的流动应力特征,建立反映应变影响的7A09铝合金流动应力模型.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流动应力显著降低;当应变超过一定值后,随着应变的增加,高、低应变速率下合金的流动应力变化趋势不同;建立的流动应力模型的计算值与实验值之间的最大误差为7.77%,平均误差为2.69%;与不考虑应变影响的流动应力模型相比,该模型的拟合精度高,能较好地描述7A09铝合金高温变形过程中的流动行为,为铝合金高温变形过程的数值模拟奠定了较好的基础.     

高温变形条件下5A02铝合金的塑性成形性能（英文）

以5A02铝合金冷轧板材为研究对象,通过单向拉伸试验和金相试验对不同变形温度、应变速率条件下5A02铝合金的塑性性能进行分析,并且借助试验数据和Zener-Hollomon参数模型,对高温条件下5A02铝合金的本构模型进行研究。结果表明:5A02铝合金在高温条件下变形时,应变速率和变形温度对延伸率的影响很大。在应变速率为0.01、0.001、0.0005和0.0001s~(-1)条件下,当变形温度大于250℃时,5A02铝合金的延伸率大于100%。当变形温度为150～250℃时,5A02铝合金的真实应力-应变曲线属于动态回复型,而当变形温度大于250℃时,流变应力曲线存在明显的软化现象。     

Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金双道次热变形应力软化行为及组织演变

在实验温度为300℃和400℃,应变速率为0.01s~(-1)和1s~(-1),每道次应变0.4,道次间隔时间为10~900 s条件下,在Gleeble~(-1)500D热力模拟实验机上进行了锻态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金双道次等温压缩实验,研究了合金改锻试样的流变应力软化行为和微观组织演变。结果表明,该合金的双道次热压缩应力软化程度随着温度的升高而降低,随着应变速率的升高而增大,随着道次保温时间延长而升高。400℃时,由于合金在变形过程中的完全回复和再结晶,释放了大部分变形储能,道次间应力软化不明显,且不受应变速率和保温时间的影响;300℃、1 s~(-1)条件下道次间的应力软化程度最为明显,保温10~240 s期间产生的应力软化主要是由再结晶晶粒的长大引起的,240~900 s期间的应力软化主要受析出相的影响。     

5083铝合金热压缩应力-应变曲线修正与热加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对圆柱体5083铝合金试样进行温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下的热压缩试验。对实验获得的真应力应变曲线进行摩擦修正,依据摩擦修正后的应力应变曲线计算本构方程,采用包含Zener-Hollomon参数的本构方程描述摩擦修正后的5083铝合金流变应力行为,其热变形激活能为164.17 kJ/mol。根据摩擦修正后的真应力-应变曲线绘制热加工图,随着真应变的增加,失稳区域向着高应变速率、高变形温度区域扩展,5083铝合金适宜热变形工艺参数:变形温度为400～500℃、变形速率为0.01～0.1s~(-1)与340～450℃、变形速率为0.001～0.01 s~(-1)。随着变形温度升高与应变速率降低,晶粒内位错密度减少,主要软化机制逐渐由动态回复转变为动态再结晶。     

基于热加工图的6061铝合金热压缩变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对6061铝合金进行等温热压缩试验,研究变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1、压缩量为60%条件下合金的热变形特性,分析其高温流变应力行为,依据动态材料模型建立热加工图并结合热变形组织分析6061铝合金的热变形机制。结果表明,6061铝合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而下降,其高温软化机制以动态回复为主;合金在高应变速率下普遍存在流变失稳,最佳热加工区间变形温度为430~450℃,应变速率为0.01~0.05 s~(-1),该工艺范围内合金出现了部分动态再结晶组织。     

Ni-Ti形状记忆合金热压缩变形行为的研究

采用热模拟压缩实验在变形温度650～1050℃、应变速率0.01～1 s~(-1)、变形量20%～60%条件下对Ni-Ti形状记忆合金的热压缩变形行为及变形组织进行分析。随着压缩温度、应变速率或变形程度的增大,压缩试样的动态再结晶增加明显。当应变速率一定,压缩实验的温度越高,Ni-Ti形状记忆合金的流变应力越低。1050℃在应变速率0.1 s~(-1)压缩时Ni-Ti形状记忆合金的峰值应力仅为650℃压缩时的19.4%。     

S32654超级奥氏体不锈钢压缩热变形中流动行为的本构模型

利用Gleeble-3008热模拟机研究了S32654超级奥氏体不锈钢在950~1 250℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并建立该材料的热变形本构模型。结果表明:变形温度和应变速率对S32654超级奥氏体不锈钢的流变应力影响显著;流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大。温度高于1 150℃、应变速率小于0.1 s~(-1)时钢的应力曲线较平稳,在10 s~(-1)的高应变速率时流变曲线出现动态软化现象。S32654超级奥氏体不锈钢的热变形本构模型预测值与实验值吻合较好。     

6061铝合金半固态本构方程的研究

采用Gleeble3800热模拟试验机,对采用近液相线半连续铸造方法制备的6061铝合金半固态坯料进行热模拟压缩试验,研究变形温度为585℃~605℃、应变速率为0.01/s~10/s时,变形温度和应变速率对变形行为的影响。结果表明,半固态铝合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。以半固态触变压缩试验结果为基础,建立了反映半固态6061铝合金变形行为的本构方程,并进行回归分析。结果表明,该模型具有良好的精度,试验确定的6061铝合金本构关系的适用温度范围为585℃~605℃,应变速率范围为0.01/s~10/s。     

25Cr2Ni4MoV钢高温变形流变应力模型

超大型低压整体转子材料为25Cr2Ni4MoV钢,采用Gleeble-1500实验机对25Cr2Ni4MoV钢进行热模拟压缩实验,获得变形温度为900,1000,1100,1150,1200和1250℃,应变速率为0. 001,0. 005,0. 01,0. 05,0. 1和0. 5 s~(-1),压缩变形量为60%条件下的25Cr2Ni4MoV钢的真应力-真应变曲线。实验结果表明,温度相同时,随着应变速率增加,峰值应力增加;应变速率相同时,随着温度增加,峰值应力降低。在一定的变形条件下,高温流动应力-应变曲线呈现单峰型动态再结晶应力-应变曲线特征。采用Arrhenius双曲正弦模型拟合25Cr2Ni4MoV钢真应力-应变曲线,确定热变形激活能,建立25Cr2Ni4MoV钢高温本构模型。本文研究成果为超大型整体低压转子锻件数值模拟和工艺设计提供依据。     

2219铝合金高温塑性变形应变补偿的本构模型

利用Gleeble-3500热压缩试验机,在不同的应变速率(0.01～01 s~(-1))和温度(350～500℃)获得了2219铝合金的真应力-真应变曲线,研究了2219铝合金的高温流动特性。然后,考虑到应变的影响,建立了应变补偿的双曲正弦本构模型。结果表明:2219铝合金流动应力随着变形温度降低和应变速率升高而增加。建立的应变补偿的双曲正弦模型能够很好地预测2219铝合金在高温变形过程中的流动行为。     

ZL205A铝合金淬火过程本构模型及数值模拟

通过等温压缩实验研究了ZL205A铝合金在宽温度范围(2～500℃)和宽应变速率范围(0.001～0.1 s-1)条件下的塑性变形行为.采用Arrhenius模型、Extended Ludwik-Hollomon(ELH)模型和BP人工神经网络模型描述ZL205A铝合金的流动应力,并应用在ZL205A工件淬火过程有限元仿真中.结果 表明:ZL205A铝合金在低温段和高温段有着不同的变形机制,低温段以应变强化为主,在一定温度和应变速率情况下,会出现负应变速率敏感性.在高温段流动应力对应变速率较敏感,体现为正应变速率敏感性.BP神经网络模型相较于其他两个模型,其拟合精度和预测精度都更好,平均拟合相对误差为0.9594％,平均预测相对误差约10％.阶梯件的有限元仿真结果表明采用不同本构模型对阶梯件的应力场的分布影响不大,但是会影响应力场的大小.     

粉末冶金TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

对粉末冶金TC4钛合金在温度为850～950℃,应变速率为0.1～10 s~(-1)范围内进行热模拟压缩实验获得了应力-应变曲线,建立了材料本构方程,描述了粉末冶金TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明:变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1和10s~(-1)时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1 s~(-1),温度为850和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化3种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s~(-1),变形温度为950℃时,有变形热和动态相变2种软化因素,随着变形量增加,动态相变软化所占比例增大。