(完整word版)2219铝合金力学性能及生产加工工艺
2219铝合金密度
2219铝合金密度
摘要：
一、2219铝合金的概述
二、2219铝合金的密度
三、2219铝合金的应用领域
四、2219铝合金与其他铝合金的比较
五、2219铝合金的性能优势
正文：
2219铝合金是一种高强度、耐腐蚀的铝合金，主要用于航空航天、交通运输、电子设备等领域。
它具有优良的力学性能、良好的耐腐蚀性能以及高的抗疲劳性能，因此在各种领域都有着广泛的应用。
2219铝合金的密度是2.83g/cm3，相比其他铝合金，它的密度较大，这主要是由于2219铝合金中含有较高的镁、铬、锌等元素。
尽管密度较大，但是2219铝合金的强度和硬度却比许多其他铝合金更高，这使得它能够在一些高要求的应用场景中发挥出优良的性能。
在航空航天领域，2219铝合金主要应用于制造航空航天器的主要结构件，如翼梁、桁条、发动机零件等。
在交通运输领域，2219铝合金则主要应用于制造汽车、火车等交通工具的车身、框架等部件。
此外，2219铝合金在电子设备领域也有广泛的应用，如手机、电脑等电子产品的壳体、散热器等。
与其他铝合金相比，2219铝合金在强度、耐腐蚀性和抗疲劳性等方面都具有明显的优势。
例如，与7075铝合金相比，2219铝合金的强度更高，但是耐
腐蚀性和抗疲劳性则相对较差；而与6061铝合金相比，2219铝合金的耐腐蚀性和抗疲劳性则明显更好。
总的来说，2219铝合金凭借其优良的性能，在各种领域都有着广泛的应用。
《2219铝合金各向异性塑性本构模型研究》
《2219铝合金各向异性塑性本构模型研究》一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其优良的物理和机械性能，在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到了广泛应用。
其中，2219铝合金以其高强度、良好的耐热性能和优秀的加工性能，在航空航天领域尤为受到青睐。
然而，铝合金在塑性变形过程中表现出显著的各向异性特性，这对其力学性能和成形过程有着重要影响。
因此，对2219铝合金各向异性塑性本构模型的研究，对于理解其力学行为、优化加工工艺和提高产品性能具有重要意义。
二、2219铝合金的特性和应用2219铝合金是一种高强度、高韧性的铝合金，具有较好的耐热性能和抗腐蚀性能。
其合金元素组成和微观结构决定了其优异的力学性能。
在航空航天领域，2219铝合金被广泛应用于制造飞机蒙皮、发动机零部件等关键结构件。
三、各向异性塑性本构模型概述各向异性塑性本构模型是用来描述材料在塑性变形过程中的应力-应变关系的数学模型。
该模型能够考虑材料在不同方向上的力学性能差异，从而更准确地预测和描述材料的塑性变形行为。
四、2219铝合金各向异性塑性本构模型的研究方法针对2219铝合金的各向异性塑性本构模型研究，主要采用以下方法：1. 实验研究：通过单轴拉伸实验、多轴弯曲实验等，获取2219铝合金在不同方向上的应力-应变数据，分析其各向异性特性。
2. 理论建模：基于实验数据，建立考虑各向异性的塑性本构模型。
该模型应能够反映2219铝合金的弹性、塑性和加工硬化等力学行为。
3. 模型验证：通过与实验数据的对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，对模型参数进行优化，以提高模型的预测精度。
五、研究结果与讨论通过实验研究和理论建模，我们得到了以下结果：1. 2219铝合金在塑性变形过程中表现出显著的各向异性特性。
不同方向上的应力-应变关系存在明显差异。
2. 建立了一个考虑各向异性的塑性本构模型，该模型能够较好地描述2219铝合金的弹性、塑性和加工硬化等力学行为。
2219铝合金
2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐蚀性能好等特点,在航天和航空得到广泛的应用。
国外曾采用钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊等方法焊接2219铝合金,但接头强度仅达到母材的50% ~60%,且焊接接头气孔倾向性较大。
利用搅拌摩擦焊(Friction stirwelding,简称FSW)技术可以更好地保持基体材料的力学性能,焊接变形小,残余应力低,并且能够消除熔焊时产生的焊接缺陷,使得后接头焊缝区没有气孔和裂纹,接头强度可达到母材的90%。
由于FSW是固相连接,热输入量低,和传统的熔焊相比,其接头力学性能优异,具有优质、高效、低耗、焊接变形小等特点[。
FSW已成功应用于铝、镁、铜、不锈钢、低碳钢和铝基复合材料的焊接。
搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing，简称FSP) 是在搅拌摩擦焊 (Friction Stir Welding ，简称FSW) 的基础上发展而来的。
FSW 是 Thomas 等人于1991 年开发的专利技术，是针对焊接性差的铝合金开发的一种新型固相焊接工艺。
2001 年，美国密苏里大学的 Mishra 博士基于 FSW 原理，提出一种用于材料微观组织改性和制造的方法，称为搅拌摩擦加工。
其基本思想是，利用搅拌头所造成加工区材料的剧烈塑性变形、混合、破碎和热暴露，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。
采用该技术制备晶粒尺寸为纳米级的细晶铝合金，其强度和塑性都得到很大提高。
从原理上讲，FSW 也是 FSP 的一类。
但从发展时间来说，FSW 概念的提出远远早于 FSP，故未将 FSW 归入 FSP。
目前，FSP 已在金属微观组织细化、超塑性材料制备、表面复合材料以及纳米相增强金属基复合材料等方面取得了应用。
本工作主要对搅拌摩擦加工工艺、加工对性能的影响及其在制备复合材料及合金等方面的研究做了比较详尽的综述，并指出搅拌摩擦加工研究进程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向。
搅拌摩擦焊和热处理复合工艺对2219铝合金组织性能的影响
搅拌摩擦焊和热处理复合工艺对 ２２１９ 铝合金
组织性能的影响
李小霞１,２ 黄 亮１,２ 李建军１,２ 王泽宇１,２
华中科技大学材料科学与工程学院,武汉,
１．
４３００７４
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,
武汉,
２．
同加工工艺条件下材料宏观成形和微观组织演变
的科学规律.其中,材料热处理、搅拌摩擦焊工艺
对贮箱结构件的力学性能起着重要的作用,因此,
必须深入研究搅拌摩擦焊工艺和热处理复合工艺
对 ２２１９ 铝合金组织和性能的影响.
国内外学者对 ２２１９ 铝 合 金 材 料 热 处 理 和 搅
拌摩擦焊工艺进行了大量研究,师春生等
４３００７４
摘要:研究了不同时效温度和时间对 ２２１９ 铝合金组织性能的影响,对比了搅拌摩擦焊 固溶 时效、
固溶 搅拌摩擦焊 时效、固溶 时效 搅拌摩擦焊这三种复合工艺所得 ２２１９ 铝合金的力学性能.结果表
明,
２２１９ 铝合金最佳时效工艺是 １８０℃/６h,其 抗 拉 强 度 为 ３８６MPa,断 后 延 伸 率 为 ２４．
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2219铝合金轧制温度
2219铝合金轧制温度
2219铝合金是一种常用的高强度铝合金材料，具有良好的耐蚀性和焊接性能。
在铝合金的生产过程中，轧制是一个重要的加工步骤，其温度对铝合金的性能和结构具有重要影响。
根据研究显示，2219铝合金在不同的轧制温度下具有不同的力学性能。
轧制温度的选择对材料的晶粒尺寸、相组成和晶界特征等方面都会产生影响。
在过高的轧制温度下，铝合金的晶粒尺寸会显著增大，导致材料的力学性能下降。
而在过低的轧制温度下，由于材料的塑性变形能力降低，会增加轧制过程中的应力和能量消耗。
因此，确定适宜的轧制温度对于获得优良的2219铝合金产品至关重要。
根据实验研究，最佳的轧制温度通常在材料的再结晶温度附近，这样可以获得较细小的晶粒和较好的力学性能。
在轧制过程中，通过控制轧制温度可以调节材料的晶粒尺寸和相组成，从而获得所需的性能。
轧制温度还与铝合金的热处理工艺密切相关。
在轧制后，铝合金通常需要进行退火处理以消除冷变形应力和改善晶界结构。
退火温度的选择应考虑到轧制温度和材料的组织状态，以确保获得理想的力学性能和组织结构。
2219铝合金的轧制温度对于材料的性能和组织结构具有重要影响。
通过合理选择轧制温度，可以获得良好的力学性能和组织结构，提
高铝合金材料的综合性能。
未来的研究可以进一步深入探究不同轧制条件下铝合金的微观机制，以指导铝合金的生产和应用。
2219铝合金变极性等离子弧穿孔立焊工艺研究
［ＡＢＳＴＲＡＣＴ］ Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｗｅｌｄｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｗｅｌｄ ａｒｅ ｄｉｓ￣ ｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ｂｙ Ａｌ － ａｌｌｏｙ ２２１９ ｗｉｔｈ ｕｎｅｑｕａｌ ｔｈｉｃｋ￣ ｎｅｓｓ ＶＰＰＡ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅ￣ ｈｅｎｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ａｒｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＶＰＰＡ ｐａｒａ￣ ｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｔａｂｌｅ ａｒｃ ｋｅｙｈｏｌｅ ａｎｄ ｗｅｌｄ ｓｈａｐｉｎｇ． Ａｎｄ ｉｔｓ ｗｅｌｄ ｈａｓ ｎｏ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ． Ｔｈｅ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｊｏｉｎｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｘｃｅｅｄ ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｂｙ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ＴＩＧ．
在保持其余参数不变的条件下， 分别选取高于和 低于最佳离子气流量的流量值进行施焊， 其结果见 表 ２。
由上面的试验结果可以看出， 离子气流量较大
表 ２ 焊缝的几何形状特征尺寸
离子气流量／ （ Ｌ·ｍｉｎ－１）
2219铝合金密度
2219铝合金密度
（最新版）
目录
1.铝合金概述
2.2219 铝合金的特性
3.2219 铝合金的密度
4.2219 铝合金的应用领域
正文
一、铝合金概述
铝合金是由铝和其他元素（如铜、镁、锰等）组成的合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等特点，因此广泛应用于各种工业领域。
根据不同的合金元素比例，铝合金可以分为不同型号，如 2219 铝合金。
二、2219 铝合金的特性
2219 铝合金是一种高强度、硬质、高韧性的铝合金，具有以下特点：
1.高强度：2219 铝合金具有较高的强度，可以承受较大的应力。
2.硬质：2219 铝合金的硬度较高，可以抵御磨损和划伤。
3.高韧性：2219 铝合金具有良好的韧性，可以抵御冲击和变形。
4.良好的耐腐蚀性：2219 铝合金具有较好的耐腐蚀性，能够在多种环境条件下使用。
三、2219 铝合金的密度
2219 铝合金的密度约为 2.8 克/立方厘米，相较于普通铝合金密度较低，这使得 2219 铝合金在保证强度的同时，也能够实现轻量化。
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2219铝合金力学性能及生产加工工艺
2219铝合金具有比强度高，低温和高温力学性能好，断裂韧度高，抗应力腐蚀性能好等特点，适用于在高温315C下工作的结构件、高强度焊接件，在航天和航空得到广泛的应用。
2219 铝合金属于可热处理强化形变形铝合金，在固溶时效处理之后，铝合金的力学性能得到很大提高。
一、化学成分2219铝合金管材的化学成分应符合GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国标的规定，具体化学成分见表1 0表1 2219铝合金的化学成分、2219铝合金的主要性能不同热处理状态下的2219铝合金在20°C时的体积电导率为44/%IACS（O态）、28/%IACS（T31、T37、T351 态）、30/%IACS（T62、T81、T87、T851 态）；不同状态的2 219 铝合金在20 ° 时的电阻率为39/n Q m（O 态）、62/n Q・両31、T37、T351态）、57/n Q・血62、T81、T87、T851态）;各种状态下的2219铝合金在20 °C时的电阻温度系数均为0.1/n Q・m-1K其中T3表示经过热处理之后再冷加工处理，最后自然时效到基本稳定的状态，第二位数字表示经过热处理之后进行冷加工的变形量。
T62适用于退火态或者自由加态的材料，经过固溶热处理之后，进行人工时效的产品。
T8表示经过固溶热处理之后进行经冷加工，最后人工时效的状态，第二位数字代表冷加工时，对材料进行的变形量。
此外，在上述所述热处理状态的代号后面添加“ 51”，表示产品进行了消除应力处理。
2219-O热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa； 2219-T42热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa； 2219-T31和2219-T351热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa； 2219-T37热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为395 MPa 315 MPa、11%以及73 GPa； 2219-T62热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa； 2219-T81和2219-T851热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为455 MPa 350 MPa、10 %以及73 GPa 2219-T87热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为475 MPa 395 MPa、10 %以及73 GPa。
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2219铝合金具有比强度高,低温和高温力学性能好,断裂韧度高,抗应力腐蚀性能好等特点，适用于在高温315℃下工作的结构件、高强度焊接件，在航天和航空得到广泛的应用。
2219铝合金属于可热处理强化形变形铝合金，在固溶时效处理之后，铝合金的力学性能得到很大提高。
一、化学成分2219 铝合金管材的化学成分应符合 GB/T3190《变形铝及铝合金化学成分》国标的规定，具体化学成分见表 1。
表 1 2219铝合金的化学成分Cu Mn Si Zr Fe Mg Zn V Ti Al5.8~6.80.2~0.4≤0.20.1~0.25≤0.3≤0.020.100.05~0.150.02~0.1Ba二、2219铝合金的主要性能不同热处理状态下的2219铝合金在20°C 时的体积电导率为44/%IACS(O态)、28/%IACS(T31、T37、T351 态)、30/%IACS(T62、T81、T87、T851 态)；不同状态的 2219 铝合金在20 °C 时的电阻率为39/nΩ·m(O 态)、62/nΩ·m(T31、T37、T351 态)、57/nΩ·m(T62、T81、T87、T851 态)；各种状态下的2219 铝合金在20 °C 时的电阻温度系数均为0.1/ nΩ·m·K-1。
其中T3 表示经过热处理之后再冷加工处理，最后自然时效到基本稳定的状态，第二位数字表示经过热处理之后进行冷加工的变形量。
T62 适用于退火态或者自由加态的材料，经过固溶热处理之后，进行人工时效的产品。
T8 表示经过固溶热处理之后进行经冷加工，最后人工时效的状态，第二位数字代表冷加工时，对材料进行的变形量。
此外，在上述所述热处理状态的代号后面添加“51”，表示产品进行了消除应力处理。
2219-O热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为175 MPa、75 MPa、18 %以及73 GPa；2219-T42 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、185 MPa、20 %以及73 GPa；2219-T31和2219-T351热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为360 MPa、250 MPa、17 %以及73 GPa；2219-T37 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为395 MPa、315 MPa、11%以及73 GPa；2219-T62 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为415 MPa、290 MPa、10%以及73 GPa；2219-T81 和2219-T851 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为455 MPa、350 MPa、10 %以及73 GPa；2219-T87 热处理状态下的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及弹性模量分别为475 MPa、395 MPa、10 %以及73 GPa。
三、加工工艺a.铝合金型材生产包括熔铸、挤压和氧化三个过程。
1、熔铸是铝材生产的首道工序。
主要过程为：（1）配料：根据需要生产的具体合金牌号，计算出各种合金成分的添加量，合理搭配各种原材料。
（2）熔炼：将配好的原材料按工艺要求加入熔炼炉内熔化，并通过除气、除渣精炼手段将熔体内的杂渣、气体有效除去。
（3）铸造：熔炼好的铝液在一定的铸造工艺条件下，通过深井铸造系统，冷却铸造成各种规格的圆铸棒。
2、挤压：挤压是型材成形的手段。
先根据型材产品断面设计、制造出模具，利用挤压机将加热好的圆铸棒从模具中挤出成形。
3、氧化：挤压好的铝合金型材，其表面耐蚀性不强，须通过阳极氧化进行表面处理以增加铝材的抗蚀性、耐磨性及外表的美观度。
其主要过程为：（1）表面预处理：用化学或物理的方法对型材表面进行清洗，裸露出纯净的基体，以利于获得完整、致密的人工氧化膜。
还可以通过机械手段获得镜面或无光（亚光）表面。
（2）阳极氧化：经表面预处理的型材，在一定的工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，生成一层致密、多孔、强吸附力的AL203膜层。
（3）封孔：将阳极氧化后生成的多孔氧化膜的膜孔孔隙封闭，使氧化膜防污染、抗蚀和耐磨性能增强。
氧化膜是无色透明的，利用封孔前氧化膜的强吸附性，在膜孔内吸附沉积一些金属盐，可使型材外表显现本色（银白色）以外的许多颜色，如：黑色、古铜色、金黄色及不锈钢色等。
b. 2219管材制作工艺流程1、2219-T6 铝合金Φ42 mm ×15 mm( 外径× 壁厚)管材试制工艺流程: 熔炼铸造空心铸锭→均匀化退火→车皮→铸锭( Φ270 mm/106 mm ×750 mm) 加热→ 35 MN 水压机挤压管毛料( Φ135 mm/20mm × L)→切断、车皮、镗孔( Φ132.5 mm/20 mm × 250 mm) →铸锭加热→ 6 MN 水压机二次挤压管材( Φ42 mm×15 mm) →切尾→淬火→矫直→取样、切成品→时效→检查。
2、铸锭及均火制度，空心铸锭尺寸为Φ270 mm/106 mm ×750 mm，铸锭需要进行均匀化退火，其工艺制度为: 铸锭加热温度515℃～530℃，保温24 h。
3、采用二次挤压工艺挤压Φ42 mm×15mm( 外径×壁厚)的管材。
首先在35 MN挤压机上挤压管材毛料，规格为Φ135 mm/20 mm，挤压系数为 3.6，残料为50 mm；然后在6MN立式水压机挤压，挤压系数为11.6，残料为10 mm，挤压后管材尺寸为Φ42mm ×15mm。
表2 为试验中一次挤压温度为350～390℃时最终管材的力学性能。
表 2 一次挤压温度为350 ～390℃时最终管材的力学性能二次挤压机/MN 挤压筒温度/℃挤压温度/℃RmN/mm 2Rp0.2N/mm 2A/%6360350 ～39038322822.4420 ～45038522822.1 400350 ～39038522721.9420 ～45038923121.5 450350 ～39038922921.9420 ～45039623421.2c.2219 铝合金大型锻环加工工艺1．Φ2000 mm/1 800 mm×400 mm 锻环成型工艺流程为:熔炼铸造→切头、切尾、取低倍检测氧化膜→切毛料→铸锭加热→自由锻造→冲孔→环锻→机加工→淬火→矫直→时效→取样→探伤→成品验收。
2.铸造及均火制度，铸锭尺寸Φ680 mm×1 380 mm，铸锭进行均匀化退火，均匀化退火温度515℃～530℃，保温24 h。
3.锻造工艺(1)备料：Φ680 mm×1 380 mm铸锭。
(2)加热：430℃～450℃，保温9 h以上。
(3)锻造：镦粗至高度为460 mm，用Φ330 mm冲头中心冲孔，冲后平整，平整后高度H为460 mm。
(4)机加中心孔：加工后尺寸Φ3500+10mm。
(5)环锻：采用马架环锻方式进行铸造，环锻机加后尺寸：Φ2000+10mm/1800−100mm×4000+10mm。
成品的常温力学性能，淬火、时效后需要达到表3中规定的力学性能指标。
表 3 力学性能指标要求纵向横向高向Ｒm /(N·mm－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%Ｒm /(N·mm－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%Ｒm /(N·mm－2 )Ｒp0.2/(N·mm－2 )A/%390270738026053602404四、部分2219合金的标定抗拉性能极限轧制的或冷精拉线材、棒材状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/%T85112.700~50.800 50.825~101.60027527040039544挤压的线、棒、型材状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/% O125max221max12 T31、T3510、T3511≤12.6751802901412.700~76.17418531014 T622503706 T81、T8510、T85112904006自由锻件状态与产品规格/mmσ0.2/MPaσb/MPaδ/%T6纵轴向2754006轴的长横向2553804轴的短横向2403652T852纵轴向3454256轴的长横向3404254轴的短横向3154153[1] H.-K. Kim, W.-J. Kim, Failure prediction of magnesium alloy sheets deforming at warmtemperatures using the Zener-Holloman parameter, Mech. Mater. 42 (2010) 293–303.doi:10.1016/j.mechmat.2009.12.003.[2] G. Ji, F. Li, Q. Li, H. Li, Z. Li, A comparative study on Arrhenius-type constitutive model andartificial neural network model to predict high-temperature deformation behaviour in Aermet100 steel, Mater. Sci. Eng. A. 528 (2011) 4774–4782. doi:10.1016/j.msea.2011.03.017.。