本文關(guān)鍵詞：TA15鈦合金形變過(guò)程的微觀機(jī)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(cuò)密度 晶體塑性有限元

【摘要】：本文采用Gleeble—3500型熱模擬機(jī)及EBSD等分析方法,根據(jù)等溫恒定應(yīng)變速率壓縮實(shí)驗(yàn)研究,探究TA15鈦合金熱壓縮變形過(guò)程中變形溫度、應(yīng)變速率和變形量對(duì)流變應(yīng)力及位錯(cuò)密度的影響規(guī)律。在變形過(guò)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(shí)研究TA15鈦合金在熱壓縮變形過(guò)程中的織構(gòu)演化,結(jié)果表明,在熱壓縮塑性變形過(guò)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(zhǎng)為長(zhǎng)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(qiáng)度呈減弱趨勢(shì),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(duì)TA15合金的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量分析。實(shí)驗(yàn)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(cuò)信息；位錯(cuò)類(lèi)型主要為柱面(1010)、基面(0002)和錐面(1011)型位錯(cuò)。各變形條件下位錯(cuò)密度均在1011～1012cm-2的范圍內(nèi)。隨變形量從40%增加60%,位錯(cuò)密度均有不同程度的降低。其中柱面(1010)和錐面(1011)位錯(cuò)密度隨溫度的升高下降速度更快,說(shuō)明高溫條件下柱面和錐面位錯(cuò)相對(duì)來(lái)說(shuō)更易滑移。最后,本文通過(guò)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(shí)現(xiàn)了對(duì)TA15鈦合金相變點(diǎn)以上高溫壓縮變形的晶體塑性有限元模擬。采用元胞自動(dòng)機(jī)方法獲得了晶粒的初始形貌,通過(guò)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�；葡档拈_(kāi)動(dòng)不同,即使在同一晶粒內(nèi)部,也存在滑移系開(kāi)動(dòng)不同步的情況；并用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)對(duì)TA15鈦合金的熱壓縮變形組織的變形不均勻進(jìn)行驗(yàn)證研究。
【關(guān)鍵詞】：TA15鈦合金 高溫變形 織構(gòu)演化 位錯(cuò)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(lèi)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(diǎn)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(diǎn)19
• 1.4 有限元模擬計(jì)算的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀19-20
• 1.5 晶體塑性理論國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-26
• 1.5.1 國(guó)外晶體塑性理論的有限元模擬應(yīng)用21-25
• 1.5.2 國(guó)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(lái)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(guò)程中的織構(gòu)演化研究27-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法27-29
• 2.2.1 等溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)27-28
• 2.2.2 電子背散射衍射測(cè)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(cuò)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(shí)驗(yàn)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(duì)位錯(cuò)密度演變的定量分析39-43
• 3.3.1 線性傅里葉變化計(jì)算位錯(cuò)密度39-40
• 3.3.2 位錯(cuò)密度測(cè)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(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)48-51
• 4.2 元胞自動(dòng)機(jī)方法51-54
• 4.2.1 元胞自動(dòng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀51-52
• 4.2.2 元胞自動(dòng)機(jī)方法的基本組成52-53
• 4.2.3 基于元胞自動(dòng)機(jī)理論的數(shù)值計(jì)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(guò)程有限元模擬55-70
• 5.1 TA15鈦合金形變過(guò)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(kāi)動(dòng)60-65
• 5.2.4 形變儲(chǔ)存能的計(jì)算65-66
• 5.3 形變過(guò)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(dòng)及成果情況78

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