铝及其合金高温流变应力模型的研究现状

分析铝及其合金的高温热变形特点,重点分析对比铝及其合金高温流变应力模型的研究现状,指出:包含Z参数的函数模型由于忽略了应变量ε的影响,仅可用于一定变形程度下一般规律的对比描述;其它模型虽然反映了整个变形过程中应力与各变形参数之间的数学关系,但仍应根据实际材料热变形特性进行分析和选择.     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.     

3104铝合金高温热压缩变形流变行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上对3104铝合金进行热压缩变形实验,变形温度为300～500℃.变形速率为0.01～20 s-1.结果表明:在低应变速率条件下,流动应力随着应变的增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征:而在高应变速率条件下,随着应变的增加,流动应力出现锯齿波动,达到峰值后逐渐下降,表现出不连续动态再结晶特征.本构分析表明:可以采用双曲正弦来描述3104铝合金高温热压缩变形流变行为,热变形激活能为215kJ/mol.     

热变形过程中6061铝合金高温流变应力的数学模型推导

考虑应变速率和温度对变形的影响,根据等温压缩试验得到的应力-应变关系,建立了热变形过程中6061铝合金的高温流变应力模型,并分别采用回归统计法和反求参数法对模型参数求解,对铝合金的变形行为进行了预测。结果表明,根据不同的问题,应选择合理的模型求解方法,以提高计算精度和求解效率。     

A356铝合金的高温流变行为及本构模型研究

A356铝合金的高温流变特性和本构模型对其应力状态起着重要的作用,为铝合金流变成形过程的有限元模拟奠定了重要的基础.从A356铝合金轮毂铸造坯料上制取拉伸试样,利用Instron 3369型实验机进行等温拉伸实验,实验温度为300～375℃,应变速率为0.001～0.1 s-1.由此得到的真应力-真应变曲线表明,温度和...     

铝青铜合金热变形流变应力特征

采用Gleeble-3500热模拟机进行圆柱体压缩试验,研究了新型铝青铜合金在变形温度为650～950℃、应变速率为0.01～5s-1、真应变为0～0.8条件下的流变应力特征。结果表明:应变速率为0.01和5s-1时,铝青铜合金首先出现加工硬化,流变应力达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复的特征;应变速率为0.1和1s-1时,合金发生了局部动态再结晶;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述新型铝青铜合金热压缩变形时的流变应力行为。     

403Nb钢高温热压缩变形条件下的流变应力研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机进行了403Nb钢的高温热压缩实验,并对其流变应力进行了研究。实验结果表明,温度在1100℃～1150℃,应变速率在0.01s-1～0.1s-1时,403Nb钢在热压缩实验中发生了明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述403Nb钢的流变行为;经回归得到了403Nb钢峰值应力σP的表达式和热变形激活能Q值。     

2519铝合金热压缩变形流变应力行为

在 Gleeble- 15 0 0热模拟机上对 2 5 19铝合金进行等温热压缩实验 ,变形温度为 30 0～ 5 0 0℃ ,应变速率为0 .0 5～ 2 5 s- 1 ,研究其热压缩变形的流变应力行为。结果表明 :2 5 19铝合金真应力 -应变曲线在低应变速率 (ε<2 5 s- 1 )条件下 ,流变应力开始随应变增加而增大 ,达到峰值后趋于平稳 ,表现出动态回复特征 ;而在高应变速率 (ε≥ 2 5 s- 1 )条件下 ,应力出现锯齿波动达到峰值后逐渐下降 ,表现出不连续再结晶特征。在用 Arrhenius方程描述 2 5 19铝合金热变形行为时 ,其变形激活能 Q为 16 7.81k J/ mol     

ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测

在变形温度为523---673 K, 应变速率为0.001---1 s^-1的条件下, 采用Gleeble--1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热变形行为进行了研究. 结果表明, ZK60镁合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小. 其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段, 但在温度较高和应变速率较小时, 过渡阶段不很明显. 建立了一个包含应变的流变应力预测模型, 模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得, 预测的流变应力曲线与实验结果吻合较好.     

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用热模拟实验对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金进行热压缩实验,研究合金在热压缩变形中的流变应力行为和变形组织.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在热压缩变形中的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;该合金的热压缩变形流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为196.27 kJ/mol;在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

2E12铝合金的高温塑性变形流变应力行为

通过在Gleeble-l500热模拟试验机上进行等温热压缩试验,研究2E12铝合金在变形温度为300～500℃和应变速率为0.0l～l0 s-1条件下的流变应力行为,计算、推导出用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述2E12合金高温压缩流变行为的表达式,并分析形变热、变形温度和应变速率等参数对流变应力的影响规律。结果表明:应变速率和变形温度对2E12合金的流变应力影响显著,流变应力随着温度的升高而降低,随着应变速率的提高而增大;在ε≥1 s-1时,形变热导致流变应力降低,且幅度随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。     

一种中碳高硅弹簧钢的热变形行为及流变应力模型

利用MMS-200热模拟试验机对一种中碳高硅弹簧钢进行了单道次热压缩试验,研究了该钢在变形温度为900~1 100 ℃及应变速率为0.1~10 s^-1条件下的热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius流变应力预测模型。结果表明,应变速率和变形温度对该弹簧钢的奥氏体动态再结晶过程有显著影响。当变形速率为0.1、5、10 s^-1时,在所有变形温度下均发生奥氏体动态再结晶;当变形速率为1 s^-1且变形温度超过950 ℃时,奥氏体发生动态再结晶,其热变形激活能为445.5 kJ/mol。通过对真应力的预测值与试验值的对比,得出应变补偿Arrhenius模型具有准确性和预测性,其相关系数为0.976,平均相对误差为4.73%。     

船板钢动态再结晶峰值应力前流变应力曲线模型的研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机对F40船板钢进行高温单道次压缩实验,获得了其真应力-应变曲线.分别利用三种不同的方法对F40船板钢动态再结晶峰值应力前流变应力进行了拟合和预测,预测结果与实验值相吻合,其中Jonas法的预测结果最佳.     

Inconel 751合金热压缩变形条件下的流变应力模型

采用Gleeblc-1500热模拟试验机对Inconel751合金在应变速率为0.005s-1～20.0s-1,变形温度为980℃～1200℃条件下的流变应力进行了研究。结果表明,在试验范围内,Inconel751合金热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述Inconel751合金的流变行为;得到了回归的峰值应力表达式和热变形激活能表达式。     

7075铝合金高温流变行为的研究

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上进行高温压缩变形实验，研究了7075铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律。实验在温度为250－500℃、应变速率为0．05－50s^-1的条件下进行。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，随就变速率提高而增大，可用ZenerHollomon参数的双曲正弦形式来描述7075铝合金高温压缩变形时的流变应力行为。     

热变形对超高强度不锈钢流变应力及动态再结晶行为的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了一种新型超高强度不锈钢在变形温度850~1150 ℃,应变速率0.01~10 s-1条件下的热压缩变形行为,建立了钢的热变形方程及动态再结晶晶粒的尺寸模型。结果表明,变形过程中,变形温度降低和应变速率增加都会使钢的高温流变应力增加。应变速率相同时,随着变形温度的升高,动态再结晶程度逐渐增加;而当变形温度相同时,随着应变速率的降低,动态再结晶晶粒发生长大。试验钢的变形激活能为452.02 kJ/mol,热变形方程为：=6.93309×1016[sinh(0.00467σ)] 7.2154exp(),动态再结晶临界应变εc与形变温度和应变速率的关系为：εc=8.89×10-3(exp())0.07328,动态再结晶晶粒尺寸模型为DDRX=947.28×Z-0.123。     

7056铝合金高温热压缩流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7056铝合金进行热压缩实验,变形温度为300～450℃,应变速率为0.01～10 s~(-1),研究其热压缩流变应力行为.结果表明:流变应力开始随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;应力峰值随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的双曲正弦关系来描述合金热流变行为,其变形激活能为224.3826 kJ/mol.     

316LN钢高温流动应力与动态再结晶模型

利用Gleeble热模拟压缩实验,研究316LN奥氏体不锈钢在温度950℃~1250℃、应变速率0.001s-1~1.0s-1下的高温变形特征,并测得相应的流动应力曲线。对实验数据进行计算拟合,建立加工硬化-动态回复和动态再结晶"两阶段"高温流动应力模型、动态再结晶百分数及晶粒尺寸模型。将所建模型写入有限元软件进行数值模拟,其结果与实验吻合,说明该模型准确可靠,可用于316LN热变形过程的数值模拟。     

2195铝锂合金多道次热变形流变应力的模拟研究

采用G1eeble-1500热模拟实验机，对2195铝锂合金变形温度为360～520℃，应变速率为0．001-1．0s^-1的单道次热压缩及变形温度为320℃和360℃，应变速率为0．1s^-1，道次间隔时间30-180s的双道次热压缩的流变应力及静态软化规律进行了模拟研究。通过对幂指数应力函数中系数A和β与应变关系的分析，以及采用平均软化法考虑前一道次变形的残余应变对后一道次变形的影响，建立了2195铝锂合金多道次热变形的流变应力方程。     

基于神经网络的7055铝合金流变应力模型和加工图

在Geeble-1500热模拟机上对7055铝合金进行热压缩试验,基于热压缩试验数据,建立流变应力的反向传播(BP)神经网络预测模型和加工图。结果表明:用人工神经网络能更精确地预测热压缩过程中的流变应力,预测精度明显高于线性经验公式的;通过预测模型可以获得样本数据值范围内的非样本数据变形条件下的流变应力,其预测结果充分反映该合金的高温变形特征;在本实验条件下,7055铝合金在高温变形时存在一个失稳区,即变形温度在实验温度范围内应变速率为0.025s-1以上的区域;在375～425℃的范围内,应变速率小于0.001s-1的区域,最大功率耗散系数为0.45;EBSD技术分析表明在安全区发生部分动态再结晶。利用加工图确定了热变形时的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形的最佳工艺参数,其热加工温度为350-430℃低应变速率区。