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新型Ti-6554钛合金热变形行为及热加工图 被引量：26
1
作者 李鸿江 于洋 +2 位作者 宋晓云 叶文君 惠松骁 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期462-468,共7页
利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740~950℃,应变速率0.01~10.00 s^-1条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到... 利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740~950℃,应变速率0.01~10.00 s^-1条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到了合金的本构方程,最后绘制合金的热加工图并结合微观组织观察研究该合金的热变形机制。结果如下:合金的流变应力对温度和应变速率都十分敏感。在相同的应变速率下,随温度升高,流变应力降低;而在相同温度下,应变速率升高,流变应力也升高。计算得到合金的动态激活能Q为246.551 kJ·mol^-1。高温变形的本构方程为ε=4.51×1010[sinh(0.0058σ)]4.85272exp(-246551/RT)。根据热加工图可知,两相区变形时,合金在温度740~770℃、应变速率0.01~0.03 s^-1的区域内具有最高的功率耗散系数,达到44%,变形机制为动态回复;β单相区变形时,在温度780~890℃、应变速率0.01~0.03 s^-1的区域内具有较高的功率耗散系数,为40%,变形机制包括动态回复和动态再结晶。合金的塑性失稳区主要在温度740~900℃、应变速率0.05~1.00 s^-1的区域内,失稳区内会发生局部塑性流动。 展开更多
关键词 ti-6554钛合金 加工图 变形机制 本构方程
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基于机器学习与有限元相结合的Ti6554合金热挤压棒材组织均匀性调控
2
作者 彭志伟 武川 +1 位作者 王园园 时文才 《精密成形工程》 北大核心 2024年第8期91-101,共11页
目的寻求一种快速且高效的方法,以获得微观组织分布均匀的Ti6554钛合金棒材制备工艺参数。方法通过实验验证了Ti6554钛合金棒材热挤压有限元模型的准确性,并基于有限元模拟获取的晶粒尺寸数据,构建以工艺参数为输入特征量、以组织均匀... 目的寻求一种快速且高效的方法,以获得微观组织分布均匀的Ti6554钛合金棒材制备工艺参数。方法通过实验验证了Ti6554钛合金棒材热挤压有限元模型的准确性,并基于有限元模拟获取的晶粒尺寸数据,构建以工艺参数为输入特征量、以组织均匀度为输出的机器学习数据集。随后,采用随机森林回归(RFR)算法构建Ti6554钛合金棒材的组织均匀度预测模型,同时采用粒子群(PSO)算法对模型进行优化,以提高预测精度。在此基础上,利用粒子群优化随机森林回归(PSO-RFR)模型映射的数据,建立了关于挤压速度v、挤压温度t_(0)、挤压比γ和组织均匀度ΔDDRX的多项式方程,并利用遗传算法(GA)在搜索域进行目标搜索,最终确定最佳工艺组合。结果与RFR算法相比,PSO-RFR算法构建的预测模型有更好的预测精度,采用GA算法获得的工艺组合(v=47.9 mm/s、t_(0)=989℃、γ=9.06)制备棒材时,棒材微观组织晶粒细化、分布均匀性好。结论相较于实验或者有限元的传统方法,该调控方法不仅节约了时间,还提高了效率,同时也为热挤压棒材的组织均匀性调控提供了新的思路。 展开更多
关键词 ti6554钛合金 热挤压 随机森林 遗传算法 均匀性调控
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钛合金电辅助拉伸变形的三场耦合建模与试验研究 被引量：3
3
作者 周宇杰 曲周德 +1 位作者 武川 刘斌 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期158-167,共10页
基于ABAQUS子程序UMAT建立了Ti6554钛合金脉冲电流辅助拉伸过程的电-热-力三场耦合有限元模型,分析了脉冲电流密度、占空比和频率对流动应力和温度变化的影响规律,将模拟结果与电辅助拉伸试验结果进行了对比,解耦了电塑性效应中的焦耳... 基于ABAQUS子程序UMAT建立了Ti6554钛合金脉冲电流辅助拉伸过程的电-热-力三场耦合有限元模型,分析了脉冲电流密度、占空比和频率对流动应力和温度变化的影响规律,将模拟结果与电辅助拉伸试验结果进行了对比,解耦了电塑性效应中的焦耳热效应和非热效应,分析了其对应力降的贡献,并提出一种量化非热效应贡献的经验表达式。结果表明:随着脉冲频率的降低,应力降和温升降低;随着占空比的增大,不同频率间应力降和温升的差距逐渐减小;脉冲频率为1和10 Hz时,随着占空比的增大,应力降和温升增大,而脉冲频率为0.1 Hz时,实际温升和应力降不随占空比的增大而改变。通过解耦非热效应,发现电流密度越大,非热效应的贡献越小;真应变越大,非热效应的贡献越大。 展开更多
关键词 ti6554钛合金 电热力耦合 电辅助拉伸 电塑性效应 应力降
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考虑韧性损伤的Ti6554电塑性本构模型建立及应用
4
作者 时文才 武川 +2 位作者 周宇杰 王园园 彭志伟 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期175-183,共9页
建立了修正Johnson-Cook电塑性本构模型,使用FORTRAN语言开发了用户硬化子程序UHARD,并耦合指数形式的韧性损伤断裂准则,使用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟。为验证本构模型与有限元模型的合理性,设计了脉冲电流辅助单向拉伸实验,通... 建立了修正Johnson-Cook电塑性本构模型,使用FORTRAN语言开发了用户硬化子程序UHARD,并耦合指数形式的韧性损伤断裂准则,使用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟。为验证本构模型与有限元模型的合理性,设计了脉冲电流辅助单向拉伸实验,通过控制脉冲电源的频率、占空比以及试验机的拉伸速度,分别在12、13和15 A·mm^(-2)电流密度下对Ti6554试样进行拉伸,直至断裂。结果表明,模拟与实验的载荷-位移、温度-时间曲线吻合情况良好,试样在15 A·mm^(-2)电流密度下的流动应力较小,温度攀升较缓,颈缩区域更广,颈缩现象提前发生,材料刚度退化最慢,最后通过扫描电子显微镜观察了3种电流密度下试样的断口形貌,发现试样均为韧性断裂。 展开更多
关键词 ti6554钛合金 电塑性拉伸 损伤断裂 数值模拟 二次开发
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基于位错密度的钛合金电辅助压缩仿真与实验验证
5
作者 周宇杰 刘斌 +1 位作者 武川 曲周德 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期51-60,共10页
目的 以新型高强韧Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)近β钛合金为对象,探讨脉冲电流对材料变形行为和温度变化的影响规律,揭示Ti6554钛合金在不同电流密度下的位错密度演化规律。方法 对材料进行不同电流密度、占空比、应变速率条件下的电辅... 目的 以新型高强韧Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)近β钛合金为对象,探讨脉冲电流对材料变形行为和温度变化的影响规律,揭示Ti6554钛合金在不同电流密度下的位错密度演化规律。方法 对材料进行不同电流密度、占空比、应变速率条件下的电辅助压缩实验,建立考虑位错密度的修正电塑性本构模型,基于ABAQUS进行UMAT子程序开发,建立电-热-力三场耦合有限元模型,模拟Ti6554钛合金电辅助压缩变形过程,并进行实验验证。结果 随着电流密度和占空比增大流动应力减小,随着应变速率增大流动应力也增大;电辅助压缩实验结果与模拟结果相比的平均误差为6.31%,验证了模型的有效性;通过子程序状态变量输出位错密度的变化发现,电流密度为15.92、23.88、27.87、31.88、39.81 A/mm^(2)的位错密度分别下降了15.34%、55.63%、68.23%、83.84%、89.13%,表明位错密度随电流密度的增大而降低。结论 建立了基于位错密度的电塑性本构模型和电-热-力多场耦合的有限元模型,能够模拟Ti6554钛合金的电压缩变形行为,并且表征了位错增殖、位错湮灭及动态回复,获得了其位错密度的演化规律。 展开更多
关键词 ti6554钛合金 位错密度 电辅助压缩 电塑性本构 动态回复
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Ti6554钛合金双道次热挤压宏微观演化的有限元模拟与试验研究 被引量：1
6
作者 刘斌 武川 周宇杰 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期83-95,共13页
通过热挤压试验和有限元模拟研究了Ti6554钛合金双道次挤压宏观变形和微观组织演化规律,并进行优化获得了最优挤压工艺参数。首先,基于热压缩试验建立了材料热挤压变形本构方程、动态再结晶动力学模型和晶粒长大模型。其次,基于Deform-2... 通过热挤压试验和有限元模拟研究了Ti6554钛合金双道次挤压宏观变形和微观组织演化规律,并进行优化获得了最优挤压工艺参数。首先,基于热压缩试验建立了材料热挤压变形本构方程、动态再结晶动力学模型和晶粒长大模型。其次,基于Deform-2D软件建立了材料双道次挤压宏微观耦合的有限元模型,研究了挤压比(13.04、10.56和8.73)、预热温度(890、940和990℃)和挤压速度(35、45和55 mm·s^(-1))对棒材的温度场、等效塑性应变场和晶粒尺寸的影响,并通过挤压试验进行了模型验证。最后,采用Design-Expert建立了挤压工艺参数与平均晶粒尺寸标准差、体积分数标准差和挤压力之间的响应面模型,采用Matla遗传算法进行多目标优化,获得了最优挤压工艺(挤压比8.73、挤压速度52 mm·s^(-1)、预热温度913℃)。采用此工艺对Ti6554钛合金进行了热挤压试验,并对挤压得到的棒料试样进行金相观察,结果表明,晶粒破碎效果较好,晶粒尺寸均匀性提高。 展开更多
关键词 ti6554钛合金 棒料热挤压 有限元模拟 多目标优化 响应面法
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Ti6554钛合金高温变形行为与微观组织演化机制研究 被引量：6
7
作者 武川 刘斌 +1 位作者 周宇杰 徐广胜 《精密成形工程》 北大核心 2022年第1期114-125,共12页
目的揭示新型高强韧钛合金Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)在710~910℃和0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为、热加工图和微观组织演化机制。方法基于Gleeble-3800D热模拟试验和金相观察,基于实测数据拟合Arrhenius型全应变本构模型。结果建... 目的揭示新型高强韧钛合金Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)在710~910℃和0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为、热加工图和微观组织演化机制。方法基于Gleeble-3800D热模拟试验和金相观察,基于实测数据拟合Arrhenius型全应变本构模型。结果建立了本构模型σ=0.0045ln{(Z/4.66×4.66×10^(12))^(1/3.76)+[(Z/4.66×10^(12))^(2/3.76)+1]^(1/2)};建立了应变为0.1~0.9的热加工图;Ti6554钛合金在温度高于850℃、应变速率低于0.1 s^(-1)和应变大于0.6的条件下,会发生明显的动态再结晶现象。结论预测流动应力值与实验值的最大误差为10%,为制定Ti6554钛合金锻件热加工工艺提供了理论依据。 展开更多
关键词 ti6554高强韧钛合金 本构方程 热加工图 动态再结晶
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