连铸坯三段矫直力学行为研究

基于三段矫直曲线应变速率的假设,通过计算三段矫直曲线的精确解,验证了使用小变形条件的正确性;考虑高温铸坯蠕变性能,对铸坯的力学行为进行了分析,得出了使用三段矫直曲线方法,铸坯应变速率、应力及应变在矫直区内变化较为平缓,可有效避免铸坯内裂纹的形成;使用本文三段矫直曲线精确解,调整辊列位置,可进行连铸机的在线技术改造。     

连铸板坯矫直过程有限元分析

给出连铸矫直曲线的修正方程式，用有限元方法验证铸坯应变分布情况，并与单点直情况对比。单点矫直时，高变形速率区集中分布在切点附近；连续矫直时，铸坯在矫直变形区内应变速率低，且应变均布在整个矫直区。沿铸坯厚度方向，应力应变值在表面处最大，中性面偏向外弧侧。总应变计算值与理论值吻合较好。     

连铸板坯连续矫直过程充分利用钢高温特性的研究

在连续矫直过程中,铸坯温度高,蠕变及应力松弛现象十分明显,坯壳处于高温、低应变和低应变速率的状态。在Gleeble-3500型热/力模拟试验机上模拟连铸坯连续矫直的工艺条件,对普碳钢的高温蠕变、应力松弛等进行了定性实验,实验结果表明,该条件下钢的蠕变及应力松弛速度很快。以某钢厂板坯连续弯曲、矫直改造为例,计算了连续矫直过程中坯壳固液相界面处的矫直应变。现场实际应用效果表明,通过采用矫直区由两段光滑连接的曲线段组成的设计方案,对连续矫直区合理布置,从而充分利用钢的高温蠕变及应力松弛现象,对降低矫直应变速率,提高连铸坯质量有很重要的意义。     

20MnSiNb钢高温塑性及其与Nb(C,N)析出的关系

应用Gleeble-3500热／力模拟试验机研究了不同奥氏体化温度及不同应变速率下20MnSiNb钢的高温塑性，发现降低奥氏体化温度及增加应变速率均可使第Ⅲ脆性区的塑性好转。当奥氏体化温度为1350℃、应变速率为0．001s^-1、拉伸温度低于1025℃时，塑性急剧下降。用扫描电镜、透射电镜及光镜分别观察了断口形貌、析出物以及断口金相组织，确定了断裂模式，分析了脆化原因。同时指出了试验钢在实际生产条件下适宜的铸坯矫直温度及轧制过程中铸坯开裂的可能性。     

应变速率对LY12CZ铝合金超塑性变形的影响

在挂锤式拉伸试验机上对LY12CZ铝合金进行了超塑性试验，研究了其应变速率变化规律，试验结果发现，在恒载荷下最初应变速率变形的时间只有40-60min，随后，应变速率会自动增加，试样断裂时的应变速率比初始应变速率增加了一倍左右。     

TC4超塑性变形行为和再结晶

通过单向恒应变速率拉伸试验和金相显微组织观察研究了TC4钛合金在不同温度、不同应变速率下热变形过程及其变形前后的组织变化。获得了应变速率敏感性指数m的最值,得出最佳热变形参数、最佳应变速率和最佳变形温度,并分析了应变速率对伸长率的影响。     

Mg-8%Li合金的高速冲击变形行为

利用Hopkinson压杆进行动态冲击压缩试验,测试了不同应变速率下Mg-8%Li合金的动态应力-应变曲线;分析了Mg-8%Li合金动态应力-应变行为的应变速率效应及其变形局部化现象与形成条件.结果表明,Mg-8%Li合金的动态应力-应变曲线随应变速率提高而先升高后降低,即Mg-8%Li合金的应力-应变行为由正应变速率效应向负应变速率效应转化,其应变速率效应转折点与显微组织中出现的变形局部化现象有密切关系,而且该合金在应变速率提高(3700/s→4600/s)后,产生变形局部化需要的应变下降(0.28→0.185),表明Mg-8%Li合金要形成变形带,必须使材料在一定的应变速率下获得相应的应变.     

应变速率对TC4合金拉伸试验的影响

采用不同的应变速率进行拉伸试验,研究了应变速率对TC4合金抗拉强度及拉伸曲线的影响。结果表明,对于TC4合金,其抗拉强度受应变速率影响较为敏感,随应变速率的提高呈现不断增大的趋势,对比GB/T228.1-2010规定的几个应变速率范围,在范围4内浮动时对抗拉强度的影响较范围3更为显著;应变速率的改变也会对拉伸曲线造成影响,由第一速率转变到第二速率时会造成应力突变,第二速率越大,这种突变现象就越明显。通过透射电镜观察了组织中位错的变化情况,并对拉伸速率改变导致拉伸曲线产生应力突变的原因进行了探索。     

应变循环对新型川藏钢轨钢力学性能的影响

根据矫直设备和实际生产情况设计了拉压应变循环试验并模拟不同的矫直工艺，探究应变循环对新型川藏钢轨钢力学性能的影响规律。结果表明，新型川藏钢轨钢为细片状珠光体组织，其强度和塑性均高于热处理U71Mn钢。应变循环后屈强比大于0.62,达到了川藏铁路钢轨高屈强比的要求。应变次数为7时，屈服强度由987 MPa最低降至784 MPa,降幅为20.57%,屈强比由0.836降至0.670,最大降幅为19.86%。总应变为压应变且应变次数相同时，屈服强度随着应变量的增加而降低。应变循环会降低川藏钢轨钢的屈服强度，而抗拉强度基本不变，保持在1160～1190 MPa,最终导致屈强比降低。川藏钢轨钢具有循环软化特性，其屈服强度下降是包申格效应和循环软化等变形行为综合作用的结果。应变循环会使川藏钢轨钢的塑性出现一定程度的下降。     

高温高应变速率下H13钢的动态再结晶行为

利用霍普金森压杆试验,在高温(200～800℃)和高应变速率(5000～15000 s~(-1))的条件下对H13钢试样进行压缩试验。对材料动态再结晶的临界应变和峰值应变进行数值分析,研究H13钢在高温高应变速率下动态再结晶行为。借助透射电镜观察了压缩试样在不同试验条件下的微观组织。结果表明,根据材料的峰值应变和再结晶临界应变可得H13钢在高温高应变速率下的峰值应变模型和动态再结晶临界应变模型。由不同试验条件下的晶粒尺寸的变化及平均尺寸数值证明了该临界应变模型能够较为准确地预测H13钢在高温、高应变速率条件下的再结晶行为。     

2099合金的热变形行为及组织演化

采用热压缩试验、方差分析和TEM技术研究变形条件对2099合金流变行为的影响规律和组织演化特征。结果表明:随着应变的增加,2099合金流变应力经历了过渡变形和稳态变形两个阶段。在显著性水平为0.01条件下,变形温度和应变速率对2099合金流变应力的影响高度显著,表明该合金为正的应变速率和负的变形温度敏感性材料。且随着应变的增加、变形温度的升高和应变速率的降低,合金组织依次经历了无规则的位错缠结→多边形化→晶界弓出形核+亚晶合并→再结晶晶粒长大过程。当变形温度为460℃、应变速率为0.01 s-1、应变量为1.1时,合金可获得细小的再结晶组织。     

热压缩过程中20-TiC铜合金动态再结晶行为分析

对某复合材料厂生产的20-TiC铜合金的动态再结晶行为进行了研究和分析,并且对实测的应力-应变曲线进行了拟合。结果表明:拟合的应力-应变曲线平滑无波浪,比较适宜研究材料的动态再结晶行为。根据拟合的应力-应变曲线可知,在一定的变形温度下,应变速率越大,应力最大值越大,在一定的应变速率下,变形温度越高,应力最大值越小。通过应力-应变曲线可以得到材料动态再结晶的临界应变值。     

带材拉伸弯曲矫直变形仿真模型的建立

分别在理想弹塑性平面应变假设和线性强化弹塑性平面应变假设条件下,考虑任意初始板形缺陷(初始残余应力)的影响,推导出不同应力分布型式的中性层偏移量以及中间层纵向应变的计算公式,分析其应力分布的边界条件。建立了拉伸弯曲矫直过程的仿真模型,对仿真结果分析表明,该仿真模型符合生产实际。     

Q235碳素钢应变诱导相变中的应力一应变曲线分析

分析了单向压缩热模拟条件下碳素钢应变诱导铁素体相变过程中的σ-ε曲线特征结果表明,应变诱导相变过程有自己特定的σ-ε曲线,与典型的奥氏体动态再结晶σ-ε曲线有明显差异随形变温度的降低σ-ε曲线由典型的奥氏体动态再结晶型过渡到铁素体应变诱导相变型在900℃奥氏体稳定状态应变时,随应变速率的提高,奥氏体动态再结晶被推迟,铁素体应变诱导相变提前奥氏体的动态再结晶并不能完全抑止铁素体的诱导相变在770℃奥氏体亚稳态应变时,奥氏体不能动态再结晶应变速率的变化主要与铁素体析出速率相关这时表现为过冷与应变对转变的相对贡献上粗晶奥氏体的σ-ε曲线与细晶不同,两者的差异主要表现在铁素体转变的后期应变诱导相变过程中,铁素体析出的临界应变量εc与应变峰值εp的关系受应变温度和应变速率的影响在奥氏体不能动态再结晶的条件下,εc＜0.3εp.降温单道次形变过程中,Q235碳素钢中会相继发生奥氏体的动态再结晶,铁素体应变诱导相变及铁素体的动态再结晶并反映在σ-ε曲线上     

拉伸弯曲矫直机矫直机理的仿真分析

运用ANSYS/LS-DYNA显示非线性动力学分析软件,模拟了带钢在拉伸弯曲矫直过程中的真实运动方式,获得了带钢厚度方向上各点随时间变化的应力应变曲线.同时,给出了在其它条件一定的情况下,带钢两端张力差对带钢上下表面应变量的影响规律.     

应变速率对TA15钛合金超塑性的影响

采用恒应变速率拉伸方法研究了应变速率对TA15合金超塑性的影响。结果表明,在变形温度为900℃,应变速率为3.3×10-4～1.1×10-2s-1时,随应变速率的降低,伸长率逐渐增大,最大伸长率为1074%。同时,在高应变速率条件下也获得了良好的超塑性能。此外,应力-应变曲线中出现了较长的应变硬化阶段,应变速率越低,应变硬化阶段越长,并且有利于超塑性变形。微观组织观察表明应变速率对TA15合金显微组织演变有着显著的影响,应变速率越低,显微组织粗化越严重。高应变速率条件下,由于动态再结晶的作用,试样变形区出现了很多新的细小等轴α相。     

C、V含量对微合金钢变形奥氏体动态再结晶峰值应变的影响

以0.05～0.33C(wt%,下同)、0.004～0.099V的3种微合金钢分别在1000和1050℃、0.01～10s-1应变速率下以Gleeble-1500热/力模拟实验应力-应变数据为样本,构建了C、V含量不同的微合金钢成分对动态再结晶峰值应变εp影响的误差反向传播(BP)人工神经网络模型,利用建立的BP模型研究了在不同应变速率下C、V含量对εp的影响规律。研究结果表明,C、V对含钒微合金钢动态再结晶峰值应变的影响与应变速率相关,高应变速率和低应变速率下元素的影响规律不同。     

Q235碳素钢应变诱导相变中的应力—应变曲线分析

分析了单向压缩热模拟条件下碳素钢应变诱导铁素体相变过程中的σ-ε曲线特征，结果表明，应变诱导相变过程有自己特定的σ-ε曲线，与典型的奥氏体动态再结晶σ-ε曲线有明显差异，随形变温度的降低σ-ε曲线由典型的奥氏体动态再结晶型过渡到铁素体应变诱导相变型，在900℃奥体稳定状态应变时，随应变速率的提高，奥氏体动态再结晶被推迟，铁素体应变诱导相变提前，奥氏体的动态再结晶并不能完全抑止换素体的诱导相变，在770℃奥氏体亚稳态应变时，奥氏体不能动态再结晶，应变速率的变化主要与铁素体析出速率相关，应变诱导相变过程中，铁素体析出的临界应变量εc与应变峰值εp 的关系受应变温度的和应变速率的影响，在奥氏体不能动态再结晶的条件下，εc＜0．3εp，降温单道次形变过程中，Q235碳素钢中会相继发生奥氏体的动态再结晶，铁素体应变诱导相变及铁素的动态再结晶并反映在σ-ε曲线上。     

应变速率对AZ31挤压变形镁合金力学行为的影响

通过静态拉伸试验机和高应变速率冲击拉伸试验装置,对AZ31挤压镁合金分别进行了不同应变率下拉伸力学性能的试验,获得了各应变速率下完整的应力-应变曲线。并通过扫描电镜对其拉伸断口进行分析。结果表明,其屈服应力、拉伸强度随着应变速率的增加而增加,失稳应变则随着应变速率的增加而有所减小;而弹性模量则对应变率不敏感。采用Johnson-Cook材料模型描述AZ31镁合金应变速率相关的应力应变本构模型,其拟合结果和实验结果基本相吻合。扫描电镜断口分析结果表明,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂特征为主,局部区域伴有解理断裂。     

Q235碳素钢应变强化相变过程中的动力学问题

利用热模拟单向压缩实验,分析了Q235碳素钢应变强化相变过程中应变对铁素体晶粒数目及铁素体长大速率的影响,同时考察了铁素体转变动力学与应变速率、形变温度、奥氏体晶粒尺寸、纯净度的关系,并与无应变时进行比较,结果表明,应变使铁素体转变动力学发生一定的变化,应变作用下奥氏体晶界的形核率明显增加,但未[观察到应变明显提高铁素体长大速率的现象,应变作用下铁素体的长大速率被周围铁素体快速形成或铁素体的动态再结晶所抑制或掩盖,应变速率的提高主要使铁素体转变时间提前;形变温度越高,应变对铁素体转变的促进作用越明显;原始奥氏体晶粒尺寸不同,转变动力学曲线的斜率稍有不同,这主要由转变初期的形核益的多少引起。