高强度材料本构关系模型的研究

摘要

随着现代飞机性能的不断提高，钛合金、高温合金及超高强度钢等难变形航空材料在飞机上的应用越来越广泛，如何利用现有设备探索以上难变形材料的锻造挤压、轧制、扭转等热加工工艺是非常重要的，为热加工组织与性能控制、工艺制定、模具设计、设备选型等提供理论依据和实验基础。 本文利用Gleeble—3500热模拟实验机，分别对TC11钛合金、高温合金GH4169和超高强度钢Aermet100进行高温等温压缩实验，研究变形参数对流动应力的影响规律及变形条件与性能的关系；通过不同热处理工艺条件，分析其对GH4169晶粒尺寸的影响，利用热模拟实验数据确定基于不同原始晶粒尺寸的GH4169本构关系模型。本文获得以下研究成果和结论： 1.在分析变形参数对流动应力影响的基础上，获得三种材料的应变速率敏感性指数m和温度敏感性指数s；分析了变形工艺参数对材料微观组织的影响； 2.采用回归的方法得到了考虑等效应变对流动应力影响的本构方程模型，即：TC11的温度范围在1030～1120℃，应变速率在0.001～1s<'-1>之间的本构关系模型；高温合金GH4169的温度范围在980～1100℃，应变速率在0.1～50s<'-1>之间的本构关系模型；超高强度钢 Aermet100 的温度范围在900～1100℃，应变速率在0.01～50s<'-1>之间的本构关系模型； 3.建立基于原始晶粒尺寸的GH4169本构关系模型，适用范围条件：原始晶粒范围32～120μm，温度范围在940～1060℃，应变速率在0.01～1s<'-1>之间的本构关系模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2难变形材料的特点及研究进展

1.2.1钛合金

1.2.2高温合金

1.2.3超高强度钢

1.3金属高温塑性变形行为研究

1.3.1金属高温塑性变形行为的研究内容

1.3.2金属高温塑性变形行为的研究方法

1.3.3金属高温塑性变形行为的研究现状

1.4本文主要研究的意义和内容

1.4.1选题的目的及意义

1.4.2研究内容

第2章应力—应变曲线的测定

2.1引言

2.2实验材料

2.2.1钛合金TC11

2.2.2高温合金GH4169

2.2.3超高强度钢Aermet100

2.3实验方法及设备

2.3.1热模拟实验

2.3.2金相实验

2.3.3实验设备

2.4热模拟实验结果

2.4.1实验得到的力—行程曲线

2.4.2真应力—真应变曲线

2.5摩擦修正

2.6修正后的真应力—真应变曲线

2.7本章小结

第3章高温塑性变形本构关系模型

3.1引言

3.2模型理论

3.3变形工艺参数对金属流动应力的影响

3.3.1流变应力

3.3.2应变速率对流动应力的影响

3.3.3变形温度对流动应力的影响

3.4本构关系模型的建立

3.4.1钛合金TC11本构关系模型的建立

3.4.2高温合金GH4169本构关系模型的建立

3.4.3超高强度钢Aermet100本构关系模型的建立

3.5本构关系模型的验证

3.5.1 TC11钛合金本构模型的验证

3.5.2高温合金GH4169本构模型的验证

3.5.3超高强度钢Aermet100本构模型的验证

3.6本章小结

第4章变形条件对微观组织的影响

4.1引言

4.2应变速率对变形组织的影响

4.2.1钛合金TC11

4.2.2高温合金GH4169

4.2.3超高强度钢Aermet100

4.3变形温度对变形组织的影响

4.3.1钛合金TC11

4.3.2高温合金GH4169

4.3.3超高强度钢Aermet100

4.4本章小结

第5章基于微观组织的本构关系模型

5.1引言

5.2实验及数据处理

5.2.1不同热处理工艺下的GH4169的微观组织

5.2.2热模拟实验

5.2.3热模拟实验结果

5.2.3摩擦修正

5.2.4摩擦修整后的应力—应变曲线

5.3高温合金GH4169基于微观组织的本构关系的建立

5.4对建立的本构关系模型进行验证

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文目录

致谢