鋁合金熱壓縮變形的流變應(yīng)力本構(gòu)方程

根據(jù)熱壓縮模擬試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù),用一元線性回歸和多元線性回歸的方法,研究了鉛鎂鋁合金的流變應(yīng)力與溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變之間的關(guān)系,并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了鉛鎂鋁合金的本構(gòu)方程。結(jié)果表明:鉛鎂鋁合金在高溫?zé)嶙冃螘r(shí)的流變應(yīng)力與應(yīng)變速率及變形溫度之間滿足雙曲正弦函數(shù)關(guān)系;其熱壓縮變形時(shí)流變應(yīng)力本構(gòu)方程可以高精度地預(yù)測(cè)高溫變形時(shí)的穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力,其高溫?zé)嶙冃问軣峒せ钅艿目刂啤?/p>

為了對(duì)冷鐓鋼的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,優(yōu)化其生產(chǎn)工藝,在mmt-200熱模擬機(jī)上進(jìn)行熱壓縮變形實(shí)驗(yàn),研究了微合金中碳鋼熱變形流變應(yīng)力行為,試驗(yàn)溫度為800～950℃,應(yīng)變速率為0.01～20s-1.結(jié)果表明:真應(yīng)力隨變形溫度的升高而減小,隨應(yīng)變速率的增大而增大,表現(xiàn)出正的應(yīng)變速率敏感性;材料熱變形過(guò)程中伴隨著鐵素體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶并超量析出.獲得了采用zener-hollomon參數(shù)來(lái)描述的微合金中碳鋼的本構(gòu)方程,其變形激活能為306.79kj/mol.

采用噴射成形工藝制備了hgsf01高合金工具鋼,在gleeble2000熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行等溫?zé)釅嚎s試驗(yàn),在變形速率為0.05～20s-1和變形溫度為900～1150℃條件下對(duì)噴射成形hgsf01高合金工具鋼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:噴射成形hgsf01高合金工具鋼熱壓縮變形流變應(yīng)力受變形溫度和應(yīng)變速率的影響強(qiáng)烈,真應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈典型的動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶特征。可以用zener-hollomon參數(shù)的雙曲正弦函數(shù)形式本構(gòu)方程來(lái)描述噴射成形hgsf01高合金工具鋼的流變應(yīng)力行為,其形變激活能(q)為435.446kj/mol。

利用gleeble-1500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī),對(duì)2524鋁合金進(jìn)行高溫等溫壓縮試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)變形溫度為300～500℃,應(yīng)變速率為0.01～10s-1的條件下,研究了2524鋁合金的流變變形行為。結(jié)果表明:合金流變應(yīng)力的大小跟變形溫度和應(yīng)變速率有很大關(guān)聯(lián),2524鋁合金真應(yīng)力-應(yīng)變曲線中,流變應(yīng)力開(kāi)始隨應(yīng)變?cè)黾佣龃?達(dá)到峰值后趨于平穩(wěn),表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)回復(fù)特征,而峰值流變應(yīng)力隨變形溫度的降低和應(yīng)變速率的升高而增大;在流變速率ε為10s-1,變形溫度300℃以上時(shí),應(yīng)力出現(xiàn)鋸齒波動(dòng),合金表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。采用溫度補(bǔ)償應(yīng)變速率zener-hollomon參數(shù)值來(lái)描述2524鋁合金在高溫塑性變形流變行為時(shí),其變形激活能q為216.647kj/mol。在等溫?zé)釅嚎s形變中,合金可加工條件為:高應(yīng)變速率(>0.5s-1)或低應(yīng)變速率(0.01s-1～0.02s-1)、高應(yīng)變溫度(440℃～500℃)。

采用熱模擬試驗(yàn)對(duì)一種含銀al-cu-mg耐熱鋁合金進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn),研究了合金在熱壓縮變形溫度和應(yīng)變速率分別為340~500℃,0.001~10s-1的條件下的流變應(yīng)力行為和變形組織。結(jié)果表明:合金的流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大,隨變形溫度的升高而減小。該合金熱壓縮變形的流變應(yīng)力行為可用雙曲正弦形式的本構(gòu)方程來(lái)描述,也可用zener-hollomon參數(shù)來(lái)描述,其變形激活能為196.27kj/mol。在較低的變形溫度或較高的應(yīng)變速率下,合金組織中主要存在沿垂直于壓縮方向拉長(zhǎng)了的晶粒。隨著變形溫度的升高或應(yīng)變速率的降低,拉長(zhǎng)的晶粒發(fā)生粗化,并且合金中出現(xiàn)了再結(jié)晶晶粒,說(shuō)明合金中的主要軟化機(jī)制逐步由動(dòng)態(tài)回復(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶。該合金較適宜的熱軋溫度為380~460℃,應(yīng)變速率為0.1~10s-1。

采用gleeble-3500熱模擬機(jī)進(jìn)行圓柱體壓縮試驗(yàn),研究了新型鋁青銅合金在變形溫度為650～950℃、應(yīng)變速率為0.01～5s-1、真應(yīng)變?yōu)?～0.8條件下的流變應(yīng)力特征。結(jié)果表明:應(yīng)變速率為0.01和5s-1時(shí),鋁青銅合金首先出現(xiàn)加工硬化,流變應(yīng)力達(dá)到峰值后趨于平穩(wěn),表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)回復(fù)的特征;應(yīng)變速率為0.1和1s-1時(shí),合金發(fā)生了局部動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;可用zener-hollomon參數(shù)的雙曲正弦形式來(lái)描述新型鋁青銅合金熱壓縮變形時(shí)的流變應(yīng)力行為。

在變形溫度為300～460℃,應(yīng)變速率為0.001～1.000s-1的條件下,采用gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)7b50鋁合金的熱變形加工行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,7b50鋁合金在熱壓縮變形中的流變應(yīng)力隨著溫度的升高而減小,隨著應(yīng)變速率的增大而增大。對(duì)該合金進(jìn)行熱變形加工的適宜條件是:熱壓縮加工溫度為380～460℃、應(yīng)變速率為0.100～1.000s-1。在變形溫度較高或應(yīng)變速率較低的合金中發(fā)生部分再結(jié)晶,并且在合金組織中存在大量的位錯(cuò)和亞晶。隨著溫度升高和應(yīng)變速率降低,亞晶尺寸增大,位錯(cuò)密度減小,合金的主要軟化機(jī)制逐步由動(dòng)態(tài)回復(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶。

采用gleeble-3500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了403nb鋼的高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn),并對(duì)其流變應(yīng)力進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,溫度在1100℃～1150℃,應(yīng)變速率在0.01s-1～0.1s-1時(shí),403nb鋼在熱壓縮實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;用zener-hollomon參數(shù)的雙曲對(duì)數(shù)函數(shù)能較好的描述403nb鋼的流變行為;經(jīng)回歸得到了403nb鋼峰值應(yīng)力σp的表達(dá)式和熱變形激活能q值。

利用gleeble-1500d熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)釩、鈦、鈮微合金化q345b低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(hsla)進(jìn)行了高溫單道次壓縮試驗(yàn)。測(cè)量了不同變形溫度和變形速率下該鋼的變形行為,分析了各變形參數(shù)對(duì)該鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和變形抗力的影響,得出動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能為451.47kj/mol。并且建立了高溫變形抗力的分段函數(shù)流變模型,該模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值吻合較好。

在變形溫度為380～500℃,應(yīng)變速率為0.001～10s-1的條件下,采用gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)含鈧al-cu-li-zr合金的熱變形行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:含鈧al-cu-li-zr合金流變應(yīng)力隨變形溫度升高和應(yīng)變速率的降低而減小;變形初期,應(yīng)力值隨應(yīng)變的增加迅速提高,顯示出明顯的加工硬化效應(yīng)。當(dāng)應(yīng)力值達(dá)到峰值后,隨著變形增加,流變應(yīng)力逐步降低,合金出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象。根據(jù)流變應(yīng)力本構(gòu)方程及利用作圖法和線性回歸方法求解得出各參數(shù)值,得出流變峰值應(yīng)力方程;該合金在高溫壓縮試驗(yàn)中會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù),在一定條件下會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,并且溫度越高應(yīng)變速率越低,該合金越易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,從而表現(xiàn)出其流變應(yīng)力越低。

采用x-ray衍射和光學(xué)顯微鏡對(duì)aa3104鋁合金熱粗軋板沿厚向的織構(gòu)和組織進(jìn)行研究。結(jié)果表明:熱粗軋板中存在明顯的組織和織構(gòu)梯度現(xiàn)象;在表層及次表層,剪切織構(gòu)占主導(dǎo)地位,表現(xiàn)為較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)r-cube{001}和{112}織構(gòu),顯微組織以再結(jié)晶組織為主;在中心層及過(guò)渡層,則以典型的形變織構(gòu)(即cu{112}、s{123}和bs{011})及熱變形流線組織為主;這種沿厚度方向的組織和織構(gòu)梯度對(duì)熱變形后再結(jié)晶織構(gòu)也有很大影響,熱粗軋板中原始的剪切織構(gòu)有助于退火后立方織構(gòu)的形成,而原始中心層的形變織構(gòu)會(huì)促使熱變形退火后產(chǎn)生{111}剪切織構(gòu)和p織構(gòu)。

通過(guò)在523k~723k的溫度范圍內(nèi)和應(yīng)變速率為0.001s-1~0.1s-1下對(duì)耐熱鋁合金(fvs0812)板進(jìn)行溫拉伸實(shí)驗(yàn),研究耐熱鋁合金板溫拉伸性能,以及該合金在升溫條件下流變應(yīng)力與變形溫度、應(yīng)變速率之間的關(guān)系,并使用改進(jìn)了的fieldsandbackofen方程建立fvs0812合金在溫拉伸時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型。

為實(shí)現(xiàn)鋁合金al5083-o溫成形的數(shù)值模擬與合理制定其成形工藝參數(shù),研究了al5083-o鋁合金板在不同溫度和應(yīng)變速率條件下的溫成形特性。引入zener-hollomon參數(shù)的雙曲正弦函數(shù)來(lái)描述al5083-o鋁合金板溫成形時(shí)的流變應(yīng)力與變形溫度和應(yīng)變速率之間的關(guān)系,建立了預(yù)測(cè)這種鋁合金在溫成形條件下應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,證實(shí)了al5083-o鋁合金板溫成形流變應(yīng)力預(yù)測(cè)模型的正確性。

3104鋁合金流變應(yīng)力行為_(kāi)黃光杰

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通過(guò)對(duì)一種含電流變液鋁合金夾層板智能結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)與仿真,分析和研究該結(jié)構(gòu)在外電場(chǎng)作用下的動(dòng)力特性變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),利用外部控制條件(電場(chǎng)強(qiáng)度)的變化,可以改變結(jié)構(gòu)的固有特性,如自然頻率、結(jié)構(gòu)阻尼等,可實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制。數(shù)值分析時(shí)采用粘彈性材料等效處理方法模擬電流變材料,計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。實(shí)驗(yàn)與仿真計(jì)算結(jié)果均表明,隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的增大,結(jié)構(gòu)固有頻率也隨之出現(xiàn)上升,且增幅與場(chǎng)強(qiáng)有關(guān);同時(shí),電流變材料對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)所產(chǎn)生的阻尼效應(yīng)不僅受外加電場(chǎng)影響,還與外加激勵(lì)頻率有關(guān),響應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明電流變材料對(duì)結(jié)構(gòu)在固有頻率附近所產(chǎn)生響應(yīng)的控制效果要更為明顯一些

探討了熱壓縮變形條件對(duì)鋁材料的高溫變形軟化規(guī)律的影響.結(jié)果表明,變形溫度對(duì)壓力罐用鋁材的流變應(yīng)力和軟化率影響顯著,隨變形溫度升高,流變應(yīng)力明顯降低,流變曲線表現(xiàn)出明顯的穩(wěn)態(tài)流變特征;軟化率fs隨變形溫度的升高明顯增大.

利用gleeble-1500熱模擬機(jī),研究6111鋁合金在變形溫度為350℃～550℃、應(yīng)變速率為0.01s-1～10s-1的熱變形流變應(yīng)力行為。研究結(jié)果表明,6111鋁合金為正應(yīng)變速率敏感材料,且隨著變形溫度升高抗拉強(qiáng)度減小,其熱變形經(jīng)歷了從應(yīng)變硬化階段過(guò)渡到穩(wěn)態(tài)變形階段的過(guò)程,軟化機(jī)制主要為動(dòng)態(tài)回復(fù);采用zener-hollomon參數(shù)建立6111鋁合金的本構(gòu)方程,該方程可用于模擬6111鋁合金材料一般加載情況下的熱成形過(guò)程。

目的研究2a97鋁鋰合金在390~470℃溫度范圍和3×10-4~3×10-2s-1應(yīng)變速率范圍內(nèi)的超塑變形行為,揭示溫度和應(yīng)變速率對(duì)延伸率和峰值應(yīng)力的影響規(guī)律,并建立超塑拉伸變形本構(gòu)方程。方法采用單軸超塑拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行研究。結(jié)果當(dāng)變形應(yīng)變速率低于3×10-3s-1時(shí),2a97鋁鋰合金真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)流變特征;當(dāng)應(yīng)變速率高于3×10-3s-1時(shí),則呈現(xiàn)軟化特征。在450℃,應(yīng)變速率為1×10-3s-1條件下,達(dá)到最大延伸率600%。結(jié)論2a97鋁鋰合金具有良好的超塑變形性能,其應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m平均值為0.35,超塑變性激活能q值為145.87kj/mol,遠(yuǎn)高于純鋁自擴(kuò)散激活能65.6kj/mol,表明此時(shí)鋁鋰合金變形機(jī)制仍以晶內(nèi)滑移為主。

變形鋁合金

采用自行設(shè)計(jì)的連續(xù)流變擴(kuò)展成形技術(shù)裝置對(duì)6201鋁合金管材的制備進(jìn)行研究。結(jié)果表明:連續(xù)流變擴(kuò)展成形可以制備質(zhì)量良好的6201鋁合金管材。制備d80mm的6201合金管材最佳藝工藝條件為:擠壓輪冷卻水流量為10~15l/min;澆注溫度為750~780℃;模具預(yù)熱溫度為500~560℃;擠壓輪轉(zhuǎn)速為15r/min。制品在線水淬固溶并在150℃時(shí)效10h后的抗拉強(qiáng)度為300mpa,伸長(zhǎng)率為10.2%,等效導(dǎo)電率為47.4%iacs,抗拉強(qiáng)度比al-mg-si-cu鋁合金管母線提高15%,等效導(dǎo)電率提高3%。

以罐用3104鋁合金熱軋板為試驗(yàn)材料,分別采用x射線反射法和透射法檢測(cè)了板材不同厚度層面的織構(gòu)和整體織構(gòu)。結(jié)果表明:鋁合金熱軋板每一層的織構(gòu)都不相同,存在明顯的織構(gòu)不均勻性。x射線反射法檢測(cè)的只是某一層面的織構(gòu),而透射法獲取的是鋁合金板整個(gè)厚度上的織構(gòu)信息,因而是鋁合金熱軋板全面和準(zhǔn)確的織構(gòu)。鋁合金熱軋板中含有旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu){001},立方織構(gòu){001},{111}γ線織構(gòu),銅型織構(gòu){112},黃銅織構(gòu){110}及其他{110}線織構(gòu)等復(fù)雜織構(gòu)組分。鋁合金熱軋工藝造成了鋁合金板中的織構(gòu)不均勻性,也是造成熱軋板復(fù)雜織構(gòu)組分的原因。