反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.001~0.1s-1、真应变量0.16的条件下,研究和分析SA508Gr.4N钢高温塑性变形及动态再结晶行为。结果表明:SA508Gr.4N钢的高温真应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线的基础上,建立材料热变形本构方程,较好地表征了材料高温流变特征,其热激活能为383.862kJ/mol;其硬化率-应力(θ-σ)曲线均呈现拐点且-dθ/dσ-σ曲线出现极小值;临界应变随应变速率的增大与变形温度的降低而增加,且临界应变(εc)与峰值应变(εp)之间具有一定相关性,即εc/εp=0.517;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=8.57×10-4 Z0.148。     

60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形行为研究

在DIL805A/T热模拟机上对60Si2CrVAT弹簧钢进行了等温单向热拉伸实验,研究了该弹簧钢在温度900~1050℃、应变速率0.001~1s-1条件下的高温变形及动态再结晶行为。使用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述60Si2CrVAT弹簧钢高温拉伸变形时的最大变形抗力方程;在此基础上,引入参数α(ε)、n(ε)、Q(ε)和A(ε)得到包含σ、ε、T、ε的本构方程。结果表明,由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R~2=0.98985),平均相对误差绝对值为3.6646%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力、临界应变和Z参数的关系,得到了动态再结晶的临界应力和临界应变方程。     

Nitronic60奥氏体不锈钢热变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上对Nitronic60奥氏体不锈钢进行高温等温压缩实验,研究该材料在变形温度为950—1 200℃、应变速率为0.01—10 s-1、真应变量0.9等条件下的热变形行为,并观察了变形后的显微组织。研究结果表明:在热压缩过程中,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的升高而增加;当变形速率较低时,材料在变形温度范围内均发生了动态再结晶。采用双曲正弦模型建立了相应的热变形本构关系,其热变形激活能为425.542 k J/mol,高温压缩变形时,Z参数和流变应力方程分别为Z=εexp(425.542/RT)=3.495×1015[sinh(0.005 93σ)]5.55,ε=3.495×1015[sinh(0.005 93σ)]5.55exp[-525.524/(RT)]。     

粉末冶金Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟机上对粉末冶金制备的新型医用Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金进行等温热压缩实验,研究该合金在温度为780~960℃,应变速率为0.001~1s-1,变形为60%的条件下的高温变形及动态再结晶行为。采用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述该合金高温压缩变形时的最大变形抗力方程;并引入参数α(ε),n(ε),Q(ε)和A(ε)得到包含σ,ε·,T,ε的本构方程。结果表明:由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R=0.99430),平均相对误差为5.327%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力和Z参数的关系,获得动态再结晶的临界应力方程,而临界应变εc主要集中在0.01~0.04,不同变形条件下该合金发生动态再结晶的临界应变变化极小。     

汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳特性

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验,用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线,得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线,并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明,在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显,随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低,随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段,曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展,高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。     

Cr-Mo-B系机械工程用钢高温流变行为及热加工图

在变形温度为850~1150℃、应变速率为0.1~10s -1 的条件下,对Cr-Mo-B系机械工程用钢进行高温热压缩实验。基于真应力-应变曲线,建立输入参数为温度、变形速率、应变和输出参数为流变应力的人工神经网络(ANN)模型。结果表明:神经网络模型的预测精度高,其预测流变应力的均方根误差为1.3858。根据动态材料模型理论(DMM),构建并分析材料在真应变为0.5和0.7时的热加工图,确定了最佳热变形工艺参数:当真应变ε=0.5时,变形温度为1050~1150℃、应变速率为0.1~0.4s -1 区域的功率耗散因子η≥37.20%;当真应变ε=0.7时,变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.1~0.6s -1 区域的功率耗散因子η≥35.80%。     

ZrO2/Al2O3复相陶瓷的复合机理、制备、应用及展望

ZrO2/Al2O3复相陶瓷是高温结构陶瓷中最有前途的材料之一,由于其优越的性能和丰富的原料来源,已受到广泛的关注,成为陶瓷材料领域研究的一大热点.本文对氧化锆/氧化铝复相陶瓷的复合机理、最近几年粉体制备常用和最新工艺和ZTA陶瓷应用方面的研究进展进行了综述,并对ZTA复相材料今后的发展进行了展望.     

弯直导条组合结构电机转子焊接装配残余应变试验研究

为减小电机转子工作时的温度应力,电机工程师应用膨胀节原理,设计两根弯导条和一根直导条的组合结构代替原来的直导条结构。采用切割法释放此结构电机转子的残余应变,应用应变仪采集应变数据,并与同样材料和直径的直导条结构的测试结果对比,分析弯直导条组合结构对电机转子残余应变的影响。研究结果表明:弯直导条组合结构对端环环向残余应变的大小和不均匀度影响有限,但对直导条残余应变的影响较大,导致其应变标准差相比直导条结构电机转子增加15.5倍,最大残余应变增大2.12倍。试验结果对电机转子导条结构的设计有一定参考价值。     

1.25Cr0.5Mo钢的高温疲劳-蠕变交互作用行为

通过1.25Cr0.5Mo钢高温环境应力控制的疲劳-蠕变交互作用试验,揭示和分析了1.25Cr0.5Mo钢高温疲劳-蠕变交互作用下应力循环特性以及平均应变、非弹性应变范围等参数随温度、加载历史、加载水平的变化规律,在此基础上,利用扫描电镜对试样断口进行了分析。研究表明:高温环境下,材料的应力循环特性依赖于加载水平和加载历史,平均应变、非弹性应变范围等参数依赖于温度、加载水平和加载历史,材料的断裂从以解理断裂为代表的脆性断裂过渡到以韧窝型剪切断裂为代表的延性断裂,为混合型断裂。     

MICROSCOPIC ANALYSIS OF TENSILEσ-εCURVES

本文以实验事实证明宏观的σ-ε曲线的非唯一性。由于材料成分、体积、试样历史及处理条件以及试样试验温度、压力和环境等的不同,宏观本构方程中变量ε的系数K 和幂指数n 一定是不同的。只有上述热力学参数与外加应力σ同时被确定,才会有宏观应力σ与宏观应变ε之间一一对应的确定关系。但实验发现:不同热历史条件下宏观应力σ与微观应变ε_(mic)或位错亚结构分布组态之间总是存在一一对应的确定关系。     

拉伸应力—应变曲线的微观分析

本文以实验事实证明宏观的σ-ε曲线的非唯一性。由于材料成分、体积、试样历史及处理条件以及试样试验温度、压力和环境等的不同,宏观本构方程中变量ε的系数 K 和幂指数 n 一定是不同的。只有上述热力学参数与外加应力σ同时被确定,才会有宏观应力σ与宏观应变ε之间一一对应的确定关系。但实验发现:不同热历史条件下宏观应力σ与微观应变ε_(mic)或位错亚结构分布组态之间总是存在一一对应的确定关系。     

2219铝合金动态力学性能及其本构关系

针对2219铝合金在高温、高应变率加工条件下的变形特征以及流动应力变化规律,利用分离式Hopkinson压杆设备对该合金进行了室温以及高温动态压缩力学性能研究,并利用电子万能试验机对其进行准静态压缩力学性能测试,得到了2219铝合金在不同应变率和温度下的真实应力-应变曲线。结果表明:2219铝合金对温度有较高的敏感性,其流动应力随着温度的升高而降低;当应变率在1000~3000s-1范围内时,材料的流动应力变化并不明显;基于Johnson-Cook模型拟合出的模型参数,能较好地预测实验中材料的流动应力。     

氧化锆氧化铝复合材料的显微结构和裂纹

近年来,氧化锆增靱的氧化铝材料(ZTA)因其强度和靱性都得到改善而引起广泛重视。对于 ZTA 材料的增靭性能通常认为有二种机理:材料中四方相氧化锆受应力后产生应力诱导相变;已相变的单斜相氧化锆在其周围产生微裂纹增靱~([1])。因此认为最佳的 ZTA 材料是单斜相和四方相氧化锆的混合体~([2]),其目的是利用不同增靱机理来使材料增靱。我们曾研究团聚体氧化锆对陶瓷材料靱性的影响~([3])。     

BT20合金高温变形行为的研究

为实现BT20合金锻造的数值模拟和合理制定其热成形工艺参数,利用Thermecmastor-Z型热模拟试验机对该材料在热成形条件下的变形抗力进行了研究,考察了变形温度、应变速率及变形程度与变形抗力之间的关系,并利用冶金学方法对其进行了分析.结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈影响着合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大.通过真实σ-ε曲线,回归出可综合反映锻造热力参数对材料成形性能影响的本构方程.     

曲轴用34CrNiMo6高强结构钢的热变形行为研究

采用Gleeble-2000热模拟试验机,在950～1150℃的压缩温度、0.001～1s-1的应变速率条件下,对一种曲轴用34CrNiMo6高强结构钢进行高温压缩变形试验,获得了该材料的流变应力曲线。通过分析研究数据,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数等相关数学模型;材料的流变应力曲线分析表明,34CrNiMo6钢的高温流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增加;在变形过程中,变形温度和应变速率均对34CrNiMo6钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于变形材料的晶粒细化。     

Nb,Ti微合金钢热变形的动态模拟变形抗力模型

本文报道 Nb,Ti 微合金钢的热变形动态模拟变形抗力模型。在试验中用热加工模拟试验机进行高温压缩试验,其变形温度为1123—1423K,变形速率为0.1—60s~(-1)。结果表明,在峰值以前该钢种的流变应力数学模型为:σ=5.99.ε~(0.167)·(?)~(6.47×10~(-5)·T)·exp(4064/T)。形变激活能(Q)为444 kJ/mol,β系数为0.080。峰值应力(σ_p),临界应变(ε_c)和温度补偿应变速率参数(Z)之间的关系分别为:σ_p=12.56·lnZ-391.8;lnε_c=0.157·lnZ-7.39。     

30%Cr-Cu复合材料热变形及动态再结晶临界条件

采用放电等离子烧结法(SPS)制备出30%Cr-Cu复合材料,对其致密度、硬度和导电率等相关性能进行测试,并观察分析该复合材料的显微组织。利用Gleeble-1500D型热模拟试验机在变形温度650~950℃、应变速率0.001~10s-1、变形量60%的条件下对30%Cr-Cu复合材料进行热模拟压缩试验。对热压缩试验得到的真应力-应变数据进行拟合、计算和分析,构建该复合材料的本构方程,同时得到材料的加工硬化率θ,利用材料的lnθ-ε曲线出现有拐点和-(lnθ)/ε-ε曲线对应有最小值这一判据,分析该复合材料的动态再结晶临界条件。结果表明:30%Cr-Cu复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随应变速率的增加和温度的降低而升高;该复合材料的lnθ-ε曲线出现拐点,-(lnθ)/ε-ε曲线对应有最小值,该最小值所对应的应变为临界应变εc,且εc随变形温度的升高和应变速率降低而减小,εc与Zener-Hollomon参数Z的函数关系为εc=2.38×10-3 Z0.1396。     

曲轴用34CrNiM06高强结构钢的热变形行为研究

采用Gleeble-2000热模拟试验机,在950～1150℃的压缩温度、0.001～1s-1的应变速率条件下,对一种曲轴用34CrNiMo6高强结构钢进行高温压缩变形试验,获得了该材料的流变应力曲线.通过分析研究数据,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数等相关数学模型;材料的流变应力曲线分析表明,34CrNiMo6钢的高温流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增加;在变形过程中,变形温度和应变速率均对34CrNiMo6钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于变形材料的晶粒细化.     

非球面玻璃透镜模压成型的有限元应力分析

针对玻璃镜片模压成型过程中无法获得精确的内部残余应力数据,本文提出使用有限元方法分析内应力变化历程及预测残余应力分布.该方法根据高温下玻璃性质近似于粘弹性材料,将五单元广义Maxwell 模型的蠕变响应并入有限元计算.采用高级非线性有限元程序MSC.Marc,分别对圆柱玻璃单轴压缩和非球面透镜模压成型进行了仿真,获得了玻璃镜片成型后的残余应力分布情况.在此基础上,文章重点分析了温度和模压速度对合模后镜片内部残余应力分布的影响.实验结果表明,最大应力出现在镜片的边缘区域;较低的温度和较高的模压速度都会增大最大残余应力值.     

TB8钛合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟机在变形温度为750～1100℃、应变速率为0.01～1s-1范围内对TB8钛合金进行了单道次热压缩变形试验,研究了其高温变形力学行为.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低材料的峰值应力和稳态应力显著降低;高温变形条件下TB8合金流变应力本构关系可以用双曲正弦方程和Z参数描述;建立并初步分析了基于动态材料模型的TB8钛合金热加工图,当温度为950～1100℃、应变速率为0.01s-1时TB8合金的能量耗散效率较高.