發(fā)布時間：2017-07-31 07:44

  本文關(guān)鍵詞：TA15鈦合金形變過程的微觀機理研究及其介觀晶體塑性有限元模擬

  更多相關(guān)文章： TA15鈦合金 高溫變形 織構(gòu)演化 位錯密度 晶體塑性有限元

【摘要】：本文采用Gleeble—3500型熱模擬機及EBSD等分析方法,根據(jù)等溫恒定應(yīng)變速率壓縮實驗研究,探究TA15鈦合金熱壓縮變形過程中變形溫度、應(yīng)變速率和變形量對流變應(yīng)力及位錯密度的影響規(guī)律。在變形過程中,流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增加而增加,且隨變形溫度的升高而降低。同時研究TA15鈦合金在熱壓縮變形過程中的織構(gòu)演化,結(jié)果表明,在熱壓縮塑性變形過程中,隨著應(yīng)變速率的增加,合金中初生a相的晶粒形態(tài)和取向均發(fā)生了明顯的變化,晶粒垂直于壓縮方向由等軸狀被拉長為長條狀,晶粒內(nèi)部首先出現(xiàn)取向漸變區(qū),繼而滑移變形到一定程度后發(fā)生塑性變形。隨著應(yīng)變速率的增加,a相的織構(gòu)強度呈減弱趨勢,且織構(gòu)組分由{11-0}1120不斷轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為穩(wěn)定的{0001}(1126。此外,本文還使用XRD線形傅氏分析法,在不同溫度、應(yīng)變速率和變形量下熱壓縮變形條件后,對TA15合金的位錯亞結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。實驗結(jié)果表明：利用XRD線性傅立葉變換的分析方法可以定量地表示熱壓縮變形后的位錯信息；位錯類型主要為柱面(1010)、基面(0002)和錐面(1011)型位錯。各變形條件下位錯密度均在1011～1012cm-2的范圍內(nèi)。隨變形量從40%增加60%,位錯密度均有不同程度的降低。其中柱面(1010)和錐面(1011)位錯密度隨溫度的升高下降速度更快,說明高溫條件下柱面和錐面位錯相對來說更易滑移。最后,本文通過晶體塑性有限元與電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)相結(jié)合的方法,實現(xiàn)了對TA15鈦合金相變點以上高溫壓縮變形的晶體塑性有限元模擬。采用元胞自動機方法獲得了晶粒的初始形貌,通過用戶子程序UMAT將基于率相關(guān)晶體塑性本構(gòu)方程嵌入到軟件ABAQUS中。模擬結(jié)果顯示,TA15合金熱壓縮變形組織呈明顯的形變不均勻特征,模型中晶粒內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變的分布不均勻。不同晶粒滑移系的開動不同,即使在同一晶粒內(nèi)部,也存在滑移系開動不同步的情況；并用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)對TA15鈦合金的熱壓縮變形組織的變形不均勻進(jìn)行驗證研究。
【關(guān)鍵詞】：TA15鈦合金 高溫變形 織構(gòu)演化 位錯密度 晶體塑性有限元
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-27
• 1.1 鈦合金概述16-18
• 1.1.1 鈦合金的分類16-17
• 1.1.2 鈦合金應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景17-18
• 1.2 TA15合金的特點18
• 1.3 鈦合金成形特征18-19
• 1.3.1 鈦合金鍛造工藝特征19
• 1.3.2 鈦合金熱變形工藝特點19
• 1.4 有限元模擬計算的國內(nèi)外現(xiàn)狀19-20
• 1.5 晶體塑性理論國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-26
• 1.5.1 國外晶體塑性理論的有限元模擬應(yīng)用21-25
• 1.5.2 國內(nèi)研究應(yīng)用現(xiàn)狀25-26
• 1.6 課題研究意義及主要內(nèi)容26-27
• 1.6.1 課題來源26
• 1.6.2 研究意義及主要內(nèi)容26-27
• 第二章 TA15鈦合金熱壓縮過程中的織構(gòu)演化研究27-36
• 2.1 實驗材料27
• 2.2 實驗方法27-29
• 2.2.1 等溫?zé)釅嚎s實驗27-28
• 2.2.2 電子背散射衍射測試晶體結(jié)構(gòu)和取向分析28-29
• 2.3 TA15合金熱變形流變應(yīng)力研究29-31
• 2.4 晶粒特征及取向分析31-34
• 2.4.1 晶粒形態(tài)尺寸及晶粒特征31-32
• 2.4.2 α 相晶粒的取向32-33
• 2.4.3 取向分布函數(shù)織構(gòu)分析33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第三章 基于X射線衍射的TA15鈦合金熱壓縮變形位錯演化分析36-45
• 3.1 X射線衍射法應(yīng)用36-37
• 3.1.1 X射線衍射技術(shù)的研究方法36
• 3.1.2 X射線衍射技術(shù)在材料分析中的應(yīng)用36-37
• 3.1.3 X射線衍射分析的實驗步驟37
• 3.2 基于JADE軟件的XRD數(shù)據(jù)分析37-39
• 3.3 熱變形工藝參數(shù)對位錯密度演變的定量分析39-43
• 3.3.1 線性傅里葉變化計算位錯密度39-40
• 3.3.2 位錯密度測定結(jié)果及分析40-43
• 3.4 小結(jié)43-45
• 第四章 晶體塑性有限元與元胞自動機模型45-55
• 4.1 晶體塑性有限元45-51
• 4.1.1 晶體塑性變形幾何學(xué)與運動學(xué)45-47
• 4.1.2 率相關(guān)晶體材料的硬化47
• 4.1.3 多晶體塑性本構(gòu)模型47-48
• 4.1.4 晶體塑性本構(gòu)模型的數(shù)值實現(xiàn)48-51
• 4.2 元胞自動機方法51-54
• 4.2.1 元胞自動機的應(yīng)用現(xiàn)狀51-52
• 4.2.2 元胞自動機方法的基本組成52-53
• 4.2.3 基于元胞自動機理論的數(shù)值計算53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 TA15鈦合金介觀尺度的形變過程有限元模擬55-70
• 5.1 TA15鈦合金形變過程的有限元模型建立55-57
• 5.1.1 滑移系及晶體取向關(guān)系55
• 5.1.2 晶體塑性有限元材料本構(gòu)參數(shù)的確定55-57
• 5.2 高溫變形晶體塑性有限元模擬結(jié)果分析57-66
• 5.2.1 高溫壓縮變形后組織形貌變化57-58
• 5.2.2 高溫壓縮變形后應(yīng)力、應(yīng)變的結(jié)果分析58-60
• 5.2.3 不同滑移系的開動60-65
• 5.2.4 形變儲存能的計算65-66
• 5.3 形變過程中織構(gòu)演化模擬66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 第六章 全文總結(jié)與工作展望70-73
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 研究展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況78

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