35CrMo结构钢热塑性变形流动应力模型

采用Gleeble 1500热模拟实验机对35CrMo结构钢进行实验研究，根据经典应力一位错关系和动态再结晶动力学方程分别对加工硬化一动态回复和动态再结晶两阶段建立流动应力模型，并统一表示为完整的35CrMo结构钢高温流动应力模型；根据实验结果计算拟合了模型中的各参数．采用建立的流动应力模型计算实验条件下的流动应力，计算结果与实验结果吻合较好．所建立的流动应力模型可以直接用于35CrMo结构钢热成形过程的数值模拟分析．     

超低碳钢低温变形流动应力模型的比较

超低碳钢铁素体在低温变形条件下,变形金属很难发生动态再结晶.一般可用常规流动应力模型、神经网络模型或者动态回复模型来描述该种变形条件下的金属流动应力.通过一种Ti-IF超低碳钢低温变形热模拟实验,对上述3种流动应力模型进行对比分析.结果表明,动态回复模型具有最高的预报精度.在超低碳钢低温变形模拟计算和实际设定计算时,应优先选用动态回复模型.     

BR1500HS超高强度钢本构模型的建立及验证

在Gleeble3500热模拟实验机上,采用等温热拉伸实验对BR1500HS超高强度钢在变形温度为1 023,1 073,1 123和1 173 K,应变速率为0.01,0.10和1.00 s-1条件下的热流变行为进行研究。根据蠕变理论及实验流动应力曲线确定材料变形激活能、硬化指数等相关材料常数并引入Zener-Hollomon参数。通过位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响,并建立包含稳态应力σss、屈服应力σ0和动态回复速率系数r这3个参数的本构模型。研究结果表明:由建立的本构模型所绘制的流动应力曲线与实验曲线具有高度一致性,所建立的本构模型能够应用于BR1500HS超高强度钢热拉伸过程的数值模拟及热成形工艺分析。通过回归分析法建立模型参数关于Z参数的表达式,获得流变应力与变形条件的关系。     

20MnNiMo钢热变形行为及基于物象的本构模型

为研究20MnNiMo钢的热变形行为,在950~1 250°C、0.01~10s-1的变形条件下对其进行高温热压缩实验,构建了20MnNiMo钢的包含动态回复和动态再结晶的两阶段本构模型.引入Zener-Hollomon参数,获得了变形工艺条件对模型中各参数的影响规律.结果表明:20MnNiMo钢的真应力-应变曲线具有明显的动态回复和动态再结晶现象,且随温度的升高或应变速率的减小,流变应力显著降低.对比分析实验值与模型预测值,可得相关系数及平均相对误差分别为0.998 7和2.63%.     

电刷材料Ag-Pd-Cu-X合金的热变行为分析

在变形温度650~950 ℃,应变速率0.001~0.1 s -1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟实验机对Ag-Pd-Cu-X合金进行了热模拟压缩实验,分析了合金微观组织及流变应力变化规律,建立了合金的热变形本构方程。结果表明：当变形温度由650 ℃升高到750 ℃以后,合金的热变形软化机制由动态回复为主转向以动态再结晶为主,流变应力呈现出明显的逐渐降低趋势。合金在变形温度750~950 ℃的热变形激活能为210.369 kJ/mol。利用所建立的本构方程计算得到的预测值与实验值吻合良好,证明了所建立本构方程的正确性。     

氮含量对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢高温热变形行为影响

采用Gleeble3800试验机对三种不同N含量的0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢进行等温热压缩实验.通过对真应变-应力曲线及压缩后变形组织的观察,发现相同热变形条件下,N含量的增加提高了试验钢的流变应力,抑制了再结晶晶粒长大.采用Zener-Hollomon参数,以流变应力方程为基础,构建三种本构模型.通过观察拟合应力值与实验值的离散性,确定双曲正弦模型更适用于本试验钢的本构方程计算,优化此计算模型,获得了三种试验钢的本构方程.     

低碳9Ni钢的动态再结晶数学模型

利用MMS-300热模拟实验机对9Ni钢进行了温度范围为800～1150℃、应变速率范围为0.05～1s-1的单道次压缩实验.通过应力-应变曲线研究了9Ni钢的动态再结晶规律,采用硬化率-应力(θ-σ)曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变.采用回归法确定了双曲线本构方程中的材料常数和动态再结晶激活能(269kJ/mol),并建立了临界应变、峰值应变和峰值应力与无量纲参数Z/A之间的关系.利用Avrami方程和应力应变曲线建立了9Ni钢动态再结晶动力学模型.     

Cu-Cr-Zr-Ce合金高温流变应力的研究

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-Cr-Zr-Ce合金在变形温度为600~800 ℃、应变速率为0.01~5 s^-1条件下进行了热压缩试验,测定了其应力-应变曲线,并通过光学显微镜观察了其热压缩过程中的微观组织.结合两者分析了动态回复和再结晶机制.结果表明,动态再结晶是该合金软化的主要机制.     

42CrMo钢的热压缩流变应力行为

为实现42CrMo钢锻造的数值模拟与合理制定其热成形工艺参数,采用Gleeble-1500热模拟实验机研究工业用42CrMo钢在变形温度为850～1150℃和应变速率为0．01～50s^-1条件下的流变应力行为。通过线性回归分析确定42CrMo钢的应变硬化指数以及形变表观激活能,获得42CrMo钢高温条件下的流变应力本构方程,并验证该流变应力本构方程的准确性。研究结果表明：42CrMo钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;流变应力的预测值与实验值较吻合,而且预测的最大相对误差仅为4．54％。     

油气井用26CrMo7S钢的热变形应变补偿型本构方程

以26CrMo7S钢为研究对象,通过热模拟研究实验钢在温度为850～1 250℃、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为70%条件下的热变形行为和流变应力特征,建立相应条件下的流变-应力本构模型,考虑热变形过程中应变对流变应力的影响,结合应变补偿进一步修正本构模型,并进行准确性验证和误差分析。研究结果表明：26CrMo7S钢的热变形行为受到加工硬化和动态软化相互作用的影响,在高应变速率下以动态回复为主,而在中低应变速率下受动态回复和动态再结晶两者共同作用;应变补偿修正后的Arrhenius本构方程六次多项式拟合效果较好,对不同应变下26CrMo7S钢的流变行为具有较高预测精度,相关系数为0.994 06,平均相对误差仅为5.08%,验证了模型的准确性。     

Q550D超低碳贝氏体钢的微观组织模拟

摘要： 利用Q550D超低碳贝氏体钢的热压缩试验数据建立了动态再结晶模型及元胞自动机模型,通过有限元软件DEFORM 3D对试样热变形过程的微观组织演变过程进行了模拟.结果表明：在变形温度为1 150 °C条件下,当应变速率为0.05 s-1时,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶现象,晶粒尺寸得到细化;在变形温度为1 050 °C条件下,当应变速率不断增大时,奥氏体动态再结晶的晶粒尺寸减小;模拟结果与试验结果较吻合.     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.     

Ti微合金化Q390高强钢热变形行为研究

通过单道次压缩实验,研究了屈服强度390 MPa级Ti微合金化高强钢的热变形行为,并建立了实验钢的变形抗力模型和动态再结晶数学模型.结果表明:随着变形温度的降低,变形抗力逐渐增大;随着应变速率的增大,应力-应变曲线由动态再结晶型转变为动态回复型.Q390钢的动态再结晶激活能为257.142 k J/mol.建立的高精度的数学模型可表征Ti微合金化Q390钢的高温变形行为.与常规成分体系相比,Ti微合金化成分设计的实验钢轧制时所需的轧制力较小,更容易发生动态再结晶,有利于奥氏体晶粒的细化,可有效地提高钢材强韧性.     

TWIP钢高温变形行为的研究

通过单道次压缩试验,对Fe-Mn-C系孪生诱导塑性钢(TWIP钢),在800~1 000℃,应变速率0.01~10.0 s-1条件下的热变形行为及组织演变规律进行了研究.实验结果表明,升高温度和降低应变速率均可促进奥氏体发生动态再结晶.根据实验所得流变应力曲线,由热变形方程计算得到了TWIP钢热变形激活能Q=421.37 kJ/mol.并在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程.采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件,当Z≤9.94×1018时TWIP钢易发生动态再结晶,具有较好的热加工性能.     

TC4热氧化钛合金内空半球壳体的动态响应

利用有限元程序对TC4(Ti-6Al-4V)热氧化钛合金内空半球壳体进行子弹冲击模拟,基于准静态压缩实验和动态Hopkinson压杆实验数据,研究了径厚比、冲击速度、应变率效应对TC4热氧化钛合金内空半球壳体动态响应的影响,得到了不同工况下的TC4热氧化钛合金内空半球壳体的接触力峰值以及顶点位移.TC4热氧化钛合金的材料模型由实验数据拟合得到的考虑应变率效应和温度效应的Johnson-Cook本构方程描述,其中,实验数据由Hopkinson压杆技术测得.结果表明:接触力峰值和顶点位移均与径厚比成反比;接触力峰值和顶点位移均与冲击速度成正比;考虑应变率效应更能反映TC4热氧化钛合金内空半球壳体的抗冲击能力和抗变形能力.     

1215钢动态应力-应变行为

系统研究了1215钢的热变形行为,分析了应变、应变速度和温度对钢的流变应力的影响规律.通过热模拟实验,研究分析了不同的应变速率和应变温度条件下1215钢的应力-应变曲线.以实验数据为基础,以Johnson-Cook本构模型为依据,讨论了拟合分析Johnson-Cook方程参数的方法.通过实验数据的拟合分析,得到了表达1215钢流变应力随应变、应变速度和形变温度的数学方程,为研究1215钢的动态应力-应变行为提供了基础.研究工作表明,理论计算与实验数据得到了较好的吻合.     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.     

纯镍N6平面热压缩变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对纯镍N6在变形温度800~1100℃,应变速率5~40 s-1,应变量70%条件下进行了高温塑性变形压缩试验,分析纯镍N6高温高应变速率热变形行为,得到了材料在不同变形参数条件下的组织变化规律及流变应力变化曲线,利用动态材料模型绘制出了纯镍N6在不同应变条件下的热加工图。通过对组织及热加工图的分析研究,得出变形温度为1000~1100℃,应变速率为5~7 s-1或20~40 s-1以及变形温度为800~900℃,应变速率为5~10 s-1为纯镍N6材料高温高应变速率热变形的两个合理变形参数区间,在参数区间内N6组织均匀;而流变失稳区变形参数条件下得到的组织比较紊乱,晶粒大小不一。纯镍N6热变形后的晶粒尺寸随变形温度升高及应变速率减小而增大。     

Q420钢热变形行为及流变应力模型研究

利用Gleeble-2000热模拟实验装置对Nb,V微合金化Q420高强度低合金钢(HSLA)进行了高温单道次压缩实验.研究了变形条件对该钢的动态再结晶行为的影响,并建立了一系列完整的描述高温变形的流变应力模型.实验结果表明:动态再结晶只在较高变形温度和低应变速率下发生,且峰值应力、稳态应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;流变应力预测模型和实验结果吻合良好.     

Ti-7333合金β锻动态再结晶行为

 利用Gleeble3800热模拟试验机研究了在温度870～970℃和应变速率0.001～10s^-1范围内,近β钛合金Ti-7333 β锻热变形的组织演化规律及动态再结晶行为.实验结果表明,Ti-7333钛合金在温度较高、应变速率较低的情况下变形时,表现出典型的动态再结晶行为,动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数均随变形温度升高和变形速率降低而增大,而应变速率对再结晶晶粒尺寸的影响较显著.在变形速率较高(>0.1s^-1)且变形温度较低(<870℃)时,晶粒严重变形拉长,但动态再结晶将很难发生.因子Z决定着动态再结晶晶粒尺寸,二者之间为幂指数关系.通过回归分析方法得出动态再结晶晶粒尺寸的数学表达式为：lnD_r=8.50949-0.31411lnZ.采用该表达式可以对一定变形条件的动态再结晶晶粒尺寸进行精确预测,从而为Ti-7333钛合金热变形条件下的组织控制提供可靠依据.不适当的热变形工艺会造成组织粗大或者不均匀,进而使材料性能恶化.因此,应该从材料组织均匀性和晶粒细化角度选择最佳的热变形参数.