發(fā)布時(shí)間：2019-07-31 14:24

【摘要】：采用Gleeble熱力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)Mg-Zn-Zr-Y合金進(jìn)行了高溫壓縮變形實(shí)驗(yàn),分析了合金在變形溫度為573~723K、應(yīng)變速率為0.001~1 s-1范圍內(nèi)的流變行為。結(jié)果表明,熱變形條件對(duì)流變特征和流變應(yīng)力影響顯著,流變曲線呈現(xiàn)"飽和非線性"和"正偏態(tài)分布"2種特征,應(yīng)力水平隨著變形溫度的降低和應(yīng)變速率的增大而提高�；贏rrhenius和Zener-Holloman方程,線性擬合確定了合金的表觀變形激活能(Q=152.307 k J·mol~(-1))和應(yīng)力指數(shù)(n=5.521)等參數(shù),建立了描述塑性流變行為的本構(gòu)方程。結(jié)果顯示,該本構(gòu)模型數(shù)值計(jì)算出的流變應(yīng)力理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合程度依賴于熱變形條件的取值范圍,與"飽和非線性"穩(wěn)態(tài)流變特征的塑性變形行為基本吻合;而與加工硬化突出的"正偏態(tài)分布"流變行為存在一定偏差,引起理論峰值應(yīng)變前移,但峰值應(yīng)力水平仍基本符合。表明該本構(gòu)模型在Mg-Zn-Zr-Y合金中表現(xiàn)出較好的實(shí)用性,尤其適用描述高變形溫度(623 K)和低應(yīng)變速率(0.01 s~( 1))下穩(wěn)態(tài)塑性變形行為。
【圖文】：

·3308·稀有金屬材料與工程第46卷圖2基于3種模型各變形溫度下峰值應(yīng)力與應(yīng)變速率的變化關(guān)系Fig.2Peakstressversusstrainrateatdifferentdeformingtemperaturesbasedonthreemodels:(a)ln-ln;(b)ln-,and(c)ln-ln[sinh()]圖3不同應(yīng)變速率下ln[sinh()]-(1/T)的變化關(guān)系Fig.3Variationofln[sinh()]-(1/T)atdifferentstrainrates1212331ln1nnZZAA（12）Z參數(shù)被稱為溫度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變速率因子，可以用來綜合分析應(yīng)變速率和變形溫度同時(shí)對(duì)材料流變行為的影響。將得到的Q平均值代入式（1），Z參數(shù)與和T的變化關(guān)系如圖4所示，為保證單位量值便于觀察，特取lnZ為縱坐標(biāo)。圖中顯示，lnZ值隨變形溫度升高或應(yīng)變速率減小而減小，且表現(xiàn)出了顯著的遞進(jìn)變化關(guān)系，可充分證明公式（1）能夠用來描述ZK系鎂合金高溫塑性變形過程中的流變應(yīng)力行為。根據(jù)式（4）作lnZ-ln[sinh()]的關(guān)系曲線，線性回歸后得到的實(shí)驗(yàn)合金結(jié)構(gòu)因子平均值為A3=9.221×1010（如圖5所示）。因此，在變形溫度為573~723K、應(yīng)變速率為0.001~1s-1范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)合金塑性變形的高溫本構(gòu)模型表達(dá)式如下，3105.521152.307109.22110[sinh(0.017)]expRT（13）3152.30710expZRT（14）1215.52125.5211010110.0179.221109.22110ZZ（15）2.3流變行為預(yù)測(cè)及分析通過上述計(jì)算獲得了該實(shí)驗(yàn)鎂合金關(guān)于、和T之間的高溫本構(gòu)方程。為了驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性及適用范圍，采用上述真應(yīng)變=0.3時(shí)流變應(yīng)力的計(jì)算方圖4實(shí)驗(yàn)合金不同變形溫度下lnZ同應(yīng)變速率的關(guān)系Fig.4lnZversusstrainratesofthealloyatvarioustemperatures圖5實(shí)驗(yàn)合金lnZ-ln[sinh()]的線性變化關(guān)系Fig

第11期陳寶東等：Mg-Zn-Zr-Y合金高溫塑性變形本構(gòu)模型及流變行為預(yù)測(cè)·3309·法，在變形溫度573~723K、應(yīng)變速率0.001~1s-1范圍內(nèi)，真應(yīng)變選取步長(zhǎng)為0.05，分別求解出其它應(yīng)變（=0.02~0.9）對(duì)應(yīng)的各本構(gòu)參數(shù)（如a、n、Q和A等），通過數(shù)值計(jì)算和多項(xiàng)式擬合方法[24-26]，，將引入了真應(yīng)變的本構(gòu)參數(shù)依次代入本構(gòu)模型中的式(14)和式(15)，即可求得本構(gòu)模型各真應(yīng)變下的流變應(yīng)力理論值，并與Gleeble熱/力模擬壓縮實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證結(jié)果如圖6所示。圖中由空心圓構(gòu)成的曲線為本構(gòu)模型數(shù)值計(jì)算得到的流變應(yīng)力理論值，實(shí)線為Gleeble熱/力模擬得到的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線實(shí)驗(yàn)值。圖6清晰描繪了流變應(yīng)力數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合程度。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，第1類“飽和非線性”穩(wěn)態(tài)流變特征的曲線基本吻合，本構(gòu)模型給出的流變特征及應(yīng)力水平理論值與實(shí)驗(yàn)值基本符合；而第2類“正偏態(tài)分布”的亞穩(wěn)態(tài)流變特征曲線存在一定偏差，其中理論結(jié)果未出現(xiàn)類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果中加工硬化與動(dòng)態(tài)軟化強(qiáng)弱競(jìng)爭(zhēng)的變化過程，即未見明顯峰值現(xiàn)象，同時(shí)數(shù)值計(jì)算得到的峰值應(yīng)變小于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而導(dǎo)致最大變形抗力提前產(chǎn)生，但峰值應(yīng)力水平仍基本吻合。結(jié)果顯示，在低應(yīng)變速率或較高變形溫度下，本構(gòu)模型給出的流變應(yīng)力理論值和實(shí)驗(yàn)值基本吻合，峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變等重要技術(shù)指標(biāo)基本符合；隨著變形溫度的降低或應(yīng)變速率的增大，變形之初的硬化階段二者出現(xiàn)一定偏差，理論峰值應(yīng)力值略大于實(shí)驗(yàn)值，理論峰值應(yīng)變提前于實(shí)驗(yàn)值，但塑性變形過程中的峰值應(yīng)力水平仍基本符合。研究表明，比較適用于“飽和非線性”穩(wěn)態(tài)流變特征的塑性變形過程。在實(shí)驗(yàn)合金塑性變形過程中，該本構(gòu)模型適用的熱變形條件范圍為：變形溫度應(yīng)高于623K，應(yīng)變速率應(yīng)低于0.1s-1。圖6實(shí)驗(yàn)合金流
【作者單位】： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院;
【基金】：內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2013ZD10,2015MS0510)
【分類號(hào)】：TG146.22

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本文編號(hào)：2521384