铝硅合金流变模型及应力-应变本构关系的研究
2012铝合金热变形的显微组织及流变行为
2012铝合金热变形的显微组织及流变行为
2012年铝合金热变形的显微组织及流变行为取决于具体的合
金组分、处理工艺和变形条件。
以下是一些可能的情况：
1. 显微组织：在高温下进行热变形时，铝合金的晶粒会发生晶粒长大和再结晶的过程。
晶粒长大是指晶粒的尺寸增大，而再结晶是指原有晶粒的消失，被新的细小晶粒所取代。
具体晶粒的形态和尺寸取决于合金的成分和加热处理过程。
2. 流变行为：铝合金在高温下的热变形行为可以分为塑性流变和变形机制两个方面。
塑性流变是指材料在外力作用下产生塑性变形的能力。
常见的流变行为包括变形速率对应力的敏感性（流变应力的指数关系）、应变硬化（材料随着变形程度的增加而变得更难形变）、残余应力（变形后保留在材料中的应力）等。
变形机制包括滑移、再结晶、高温应力松弛等，其中滑移是指材料内部原子层面的滑移和重新排列，是铝合金塑性变形的主要机制之一。
总的来说，2012年铝合金热变形的显微组织及流变行为的研
究是为了了解材料的力学性能和加工性能，以便优化合金组分和热处理工艺，提高材料的强度、硬度和可塑性。
这对于铝合金的应用于航空航天、汽车和建筑等领域具有重要意义。
3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型
3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型陈贵清;傅高升;王军德;程超增【摘要】在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s-1的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验.结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流变应力预测值和实测值的相对误差在±7％范围以内.根据热力学不可逆原理确定动态再结晶临界应变,建立动态再结晶开始时间与变形温度关系的RTT(Recrystallization Start Time)图,研究表明:动态再结晶开始时间随着应变速率的减小与变形温度的降低而增大,由流变应力曲线计算动态再结晶体积比例,其大小随变形温度的升高和应变速率的减小而增大,并获得3003铝合金动态再结晶体积分数数学模型.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】6页(P210-214,232)【关键词】3003铝合金;本构方程;动态再结晶;RTT图;数学模型【作者】陈贵清;傅高升;王军德;程超增【作者单位】福建船政交通职业学院机械工程系,福建福州 350007;福州大学材料科学与工程学院,福建福州 350108;新疆昌吉职业技术学院机械工程分院,新疆昌吉 831100;福州大学材料科学与工程学院,福建福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TG146.41 前言在铝锰系合金中，3003铝合金因具有优异的综合性能而获得大量应用。
目前有关3003铝合金的均匀化处理和预析出对再结晶的影响等研究已有报道[1-3]，对于该合金的热塑性成形性能要求越来越高，流变应力是合金在高温变形过程中的基本参数之一，这是因为合金变形时的耗能以及载荷值与流变应力大小密切相关。
为了更好地描述流变应力与变形条件等工艺参数之间的内在规律，有必要确定它们之间的数学关系式。
2024Al高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究
表ｌ
Ｔａｂ．１
山
一
０．００ Ｏ．０５ Ｏ．１０ Ｏ．１５ Ｏ．２０ Ｏ．２５ Ｏ．３０ Ｏ．３５ Ｏ．４０
应变
ｂ
不同应变率下对应的杆和试样的尺寸
Ｔｈｅ ｄｉｍｅｎＳｉｏｎｓ ｏｆｂａｒｓ ａｎｄ ｓｐｅｃ妇ｅｎＳ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒａｉｎ
在工程中得到了广泛的应用。下面基于ＪＣ模型来
构建２０２４Ａｌ的动态塑性力学本构关系，在ＪＣ模型
中，流动应力盯可以表示为
口＝（Ａ＋Ｂ尸）（１＋Ｃ１ｎ￡）（１一Ｔ”）
芒
＝
、
（１）
式中ｙ——真实塑性应变 圭——应变率，ｓ－１ Ａ——屈服应力，ＭＰａ Ｂ——幂指前系数，ＭＰａ ｎ——硬化系数 Ｃ——应变率敏感性系数 ｍ——温度敏感性系数 Ｔ。——相对温度，与室温和试样的熔点有关
Ｒ 型
芒
皇
、
Ｔ’＝（Ｔ一互一）／（ｋｌｔ—ｋ）
式中
（２）
采 涠
Ｔ——实验温度（绝对温度／Ｋ） Ｌ一——室温／Ｋ，Ｔ。。一２９８Ｋ
‰。——试样熔点／Ｋ，Ｌｌｔ＝７７５Ｋ
根据本文实验结果拟合ＪＣ模型的参量，数据
Ｃ
处理过程分为３步。 １）确定温度敏感性系数优
图３
２０２４Ａｌ在同一温度和不同应变率下的 真实应力应变曲线
ｒａｔｅｓ
万 方数据
１０４
塑性工程学报
第１５卷
式中
Ｄ＝（Ａ＋Ｂｙ“）（１＋Ｃｌｎ三） （４）
的是上述计算所得的ＪＣ模型参量，状态方程采用 了Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ方程，其参数如表３所示‘５｜。
表３
Ｔａｂ．３ ｉｎ
在固定应变率和应变值的情况下， 得到不同的
铝合金ansysjohnson-cook数值模拟参数
铝合金ansysjohnson-cook数值模拟参数
铝合金的Johnson-Cook本构模型是常用的金属材料本构模型之一，其参数包括材料的流变应力指数（n）、材料的强化指数（m）、材料的屈服应变（ε0）、材料的塑性应变速率敏感指数（C）、材料的弹性模量（E）以及材料的热膨胀系数（α）。
这些参数是通过实验测量或者模拟求解得出的，具体数值因材料而异，需根据实际情况进行确定。
常用的Johnson-Cook本构模型公式如下：
σ = σ0 +
Kε^n[1+(ε/ε0)^m][(1+ln(ε/ε0))/ln(ε̇/ε̇0)]^C 其中，σ为铝合金的应力，ε为应变，σ0为流变应力，K为强化系数，ε0为屈服应变，m为强化指数，n为流变应力指数，C为塑性应变速率敏感指数，ε̇0为参考应变速率，ln为自然对数。
锡硅合金高温塑性变形流变应力的研究
６Ｋ ３ ７ ３
０２ ０３ ０４ ０５ ． ． ． ．
０２ ． ３ ０ ４ ． ０ ５ ． ０ ．
６
４０ ３２０
月 』 芝 、 ０
压 ！
２４０
ｅ＝０ １ ．，
气、
２Ｃ
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己 ｝ 启 、 』
压
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翎 １６０
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３２０
ｃ ．０ ６ ＝００
口 ｜
翎
ｅ ０ ｌ＇ ＝ ．ｓ ａ
ｔ 比
４７３Ｋ 姗卿 ３７Ｋ
目 ｄ 芝 、 ０
１
１６０ ８０
从 淤
－
３３ ７Ｋ
ｅ ｗ
４ ３ ７ Ｋ
由于试样与压头间不可避免地存在接触摩擦， 试样在压缩过程中存在不均匀变形 ， 所采集 的流变应力 自不能反映真实流变应力 。 摩擦及静水压力的存在使真实应力值高 于均匀变形 ， 时的流变应力值． 因此， 需要对流变应力实测值进行修正． 采用 ＪＳｅ 的博士论文Ｉ中引用的 ． ｈｎ Ｃ
看 一 一￣ 一飞蔽
表 １ Ｉ ｏｎ４ｉ Ａ－ Ｓ －Ｓ合金的化学成分 （ ｔ％） ｌ ｗ．
ｉｔ ｓ ｂ
含量
Ｓ ｎ ｓ
１ ０ ４
Ｃ Ａｌ
１
余显
巾１ ０二００ ．５
其
余 －＼
口６ ／ ； ０２
中 ９份 ０． １
－
ｗｅ
Ｓ ｅｌ ｅ ｐｃ ｌ ｎｎ
足
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Ｓｓ ｍ ＇Ｃ ｎｍ ａ Ｃ ｎ ｏ ｙｔ ，Ｃ ｎｇ ｔ ｏｔ ｌ ｅ ， ｒ
Ｗ Ｒ Ａ ｇｅ ｓｃ ｍｃ ） ． ．ａｖ ａ ｎ ｐ
（）ｅ ｐｎｉｅ ｂ＇ｍ ｃ ｌ ｌ ｕ ｐ
7A04铝合金热流变成形及其构件疲劳性能预测的研究
7A04铝合金热流变成形及其构件疲劳性能预测的研究采用物理模拟与数值模拟相结合的方法,针对高强度铝合金材料普遍存在的高温塑性成形性能差导致成形件服役性能下降的问题进行了深入的研究。
本论文主要针对国产高强度7A04铝合金材料(Al-Zn-Mg-Cu合金)在热成形过程中的高温流动性能及成形构件疲劳性能两个重要环节开展相关研究：(1)建立了针对不同初始晶粒度的热流变本构方程并将其引入DEFORM-3D仿真,优化了实际成形过程中7A04铝合金零件的模锻工艺；(2)获得了经过多级时效处理后7A04铝合金材料的疲劳S-N曲线,将其引入ANSYS和FE-SAFE进行构件疲劳仿真,预测结果符合该构件的实际疲劳台架试验结果。
本论文的研究成果对提升高强铝合金锻件生产效率和预测其构件疲劳服役性能具有重要指导意义,该成果已经成功应用于高速列车关键零部件国产化工程需求中。
采用物理模拟试验技术通过圆柱体单向热压缩实验获得7A04铝合金高温流变时的应力-应变曲线;获得了7A04铝合金在350℃-450。
C温度区间、应变速率在0.01s-1～10s-1之间条件下稳态流变应力-应变的自然指数形式的本构方程,并将其引入DEFORM-3D对铝合金推杆模锻过程进行了精确模拟；初始晶粒度组织对流变应力本构关系方程具有显著影响：初始组织晶粒越细小,应力对应变速率的敏感性越强,稳态流变激活能越高；随着变形温度的升高与应变速率的降低7A04铝合金动态再结晶软化机制越来越明显,经过挤压变形的7A04铝合金更利于动态再结晶的进行：采用热加工图理论研究了7A04铝合金的热流变成形性能；建立了7A04铝合金的热流变功率耗散效率图和热流变失稳图,获得挤压态7A04铝合金最优热流变成形温度范围：360℃～430℃；基于7A04铝合金零件模锻工艺仿真,通过正交试验方法优化模锻成形温度参数为：坯料预热温度405℃,模具温度100℃。
采用轴向加载和四点弯曲疲劳试验法表征了7A04铝合金推杆材料的疲劳性能,建立了7A04铝合金在50%存活率条件下的Basquin方程,获得了推杆在承受脉动疲劳载荷(FMAX=45kN, FMAX=52kN)工况时的应力分布,采用主应力准则计算了构件的疲劳寿命分布,通过实际构件疲劳台架试验验证了理论计算模型的准确性。
铝铸件 cowper-symonds 模型 公式
铝铸件 cowper-symonds 模型公式铝铸件是指使用铝合金材料进行铸造制造的零件。
铝合金具有优良的机械性能、导热性能和耐腐蚀性能，因此广泛应用于航空、汽车、机械设备等领域。
而铸造是一种常见的金属加工方法，通过将熔融的金属注入到模具中，然后冷却凝固得到所需形状的零件。
在铝铸件的设计和制造过程中，需要考虑到材料的性能、零件的形状和尺寸、模具的设计等因素。
因此，为了更好地预测和优化铝铸件的性能和工艺参数，研究人员提出了各种模型和公式，其中一个著名的模型就是Cowper-Symonds模型。
Cowper-Symonds模型是用来描述铝合金在高温下的流变性能的一种经验模型。
该模型基于实验数据，可以用来预测铝合金在铸造过程中的应力-应变关系。
这对于预测零件的变形、裂纹和缺陷产生的位置和程度非常重要。
Cowper-Symonds模型的公式如下：σ = σ0 + Aε^n其中，σ是应力，σ0是材料的流变应力，A是一个与材料的流变性能有关的常数，ε是应变，n是一个与材料的硬化指数有关的常数。
在这个公式中，σ0可以看作是零应变时的初始应力，A表示材料的流变性能，ε^n表示应变对应的应力增长。
通过调整A和n的值，可以拟合材料的实际流变性能曲线。
根据Cowper-Symonds模型，可以通过实验测量材料的流变性能参数，然后使用公式进行计算，从而预测材料在不同应变下的应力。
这样可以帮助工程师更好地设计模具、优化工艺参数，避免零件变形、裂纹和缺陷的产生。
总之，Cowper-Symonds模型是一种用来描述铝合金铸件在高温下的流变性能的经验模型，可以通过公式预测材料的应力-应变关系。
这对于优化铝铸件的设计和制造具有重要意义，可以提高零件的质量和性能。
铝钨合金高温流变行为及神经网络本构关系模型
关键词 ： 铝钨合金 ；流变行 为 ；本构关 系 ；Ｂ Ｐ神经网络
中图分类号 ：Ｔ Ｇ３ ０ ２ ；Ｔ Ｇ１ ４ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ７ － ２ ０ １ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ １ － ０ ０ ６ １ — ０ ５
Ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ
铝 钨 合 金 高 温 流 变 行 为 及 神 经 网络 本 构 关 系模 型
（ １ ２ ． ！ 北 大 学 科 皇 三 程 ， 太 原 ０ ３ Ｏ ０ ５ 郭 拉 凤 张 治 民 李 保 成 薛 勇 中 ３ １ Ｌ ， ￣ 入 － 于 机 电Ｘ － 程 学 院 ，太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ） ’ ’ 。’ ’一 ’ ’ ～
（ Ｉ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ，Ｔａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ５ １ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
．
摘
要 ：采用 Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ － １ ５ ０ ０热模 拟实验机研究铝钨合金在变形温度为 ４ ５ ０ ℃～５ ４ Ｏ ℃、应 变速率 为 ０ ． ０ ０ １ Ｓ １ ～１ Ｓ ＿ １
下单道次压缩过 程的高温流变行为 。基 于 Ｂ Ｐ神经 网络建 立铝 钨合金 本构 关 系模型 。在该 模 型 中，输入 变量 为应 变 、应 变速 率和变形温度 ，输出变量为流变应力 。与传统方法相 比，该本构关系模型 的测试数据可 以为描述整个变 形 过程 提供 一个很好 的代表性 ，也为开发铝钨合金本构关 系提供方便 和有效 的途径 。
7075铝合金热压缩变形流变应力_林高用
[文章编号]1004-0609(2001)03-0412-047075铝合金热压缩变形流变应力¹林高用,张辉,郭武超,彭大暑(中南大学材料科学与工程系,长沙410083)[摘要]在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对7075铝合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。
结果表明,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;可用Zener-Hollomon参数的指数形式来描述7075铝合金高温压缩变形时的流变应力行为。
[关键词]7075铝合金;热压变形;流变应力[中图分类号]T G319[文献标识码]A7075铝合金具有优良的综合性能,是航空航天领域广泛使用的一种轻型结构材料。
为了进一步提高该合金的综合性能,充分挖掘其使用潜力以满足航空航天工业的需求,从不同的侧面对该合金进行各种深入细致的研究,具有重要的实际意义。
7075铝合金在热变形过程中流变应力的大小是决定变形所需负荷及所需消耗能量的关键因素,在进行工程计算时首先就应确定材料变形的流变应力。
流变应力R的大小与变形温度T、应变速率ÛE 及应变量E有关,也与材料成分、晶粒尺寸、变形历史等其它条件有关。
通常忽略后者的影响,表达为R=f(E)#f(ÛE)#f(T)(1)上式的具体形式随材料、变形方式等变化,定量的表达可用著名的Zener-hollomon参数[1]、Ar-rhenius关系[2]、Sah模型[3]等。
通过这些定量公式,可以解释合金高温变形的物理本质。
1实验实验所用材料为东北轻合金加工厂提供的d162mm的7075铝合金铸锭。
从铸锭上切取小块试样,车削成如图1所示的压缩试样。
热压变形在Gleeble-1500热模拟试验机上进行,压缩时在试样两端填充石墨加机油作为润滑剂。
变形温度分别为250,300,350,400,450e,应变速率为0.05, 0.5,5,25s-1。
7050_铝合金蠕变本构模型及其泛化能力研究
第15卷第7期李俞韦，等：2024铝合金孔洞缺陷搅拌摩擦点焊修复数值模拟与实验研究95Finite-Element Studies on the Effect of Tool Shape inFriction Stir Welding[J]. Journal of Engineering Manu-facture, 2010, 224(8): 1161-1173.[21] BENSON D J, OKAZAWA S. Contact in a Multi-Mater-ial Eulerian Finite Element Formulation[J]. ComputerMethods in Applied Mechanics and Engineering, 2004,193(39/40/41): 4277-4298.[22] LIU Qi-peng, LI Wen, ZHU Lei, et al. Tempera-ture-Dependent Friction Coefficient and Its Effect onModeling Friction Stir Welding for Aluminum Alloys[J].Journal of Manufacturing Processes, 2022, 84: 1054-1063.[23] ZAHMATKESH B, ENAYATI M H, KARIMZADEH F.Tribological and Microstructural Evaluation of FrictionStir Processed Al2024 Alloy[J]. Materials & Design,2010, 31(10): 4891-4896.[24] AL-BADOUR F, MERAH N, SHUAIB A, et al.Thermo-Mechanical Finite Element Model of FrictionStir Welding of Dissimilar Alloys[J]. The InternationalJournal of Advanced Manufacturing Technology, 2014,72(5): 607-617.[25] MISHRA R S, MA Z Y. Friction Stir Welding and Proc-essing[J]. Materials Science and Engineering: R: Re-ports, 2005, 50(1/2): 1-78. [26] 赵华夏, 董继红, 孟强. 7050高强铝合金搅拌摩擦焊典型宏观缺陷试验研究[J]. 精密成形工程, 2019, 11(6): 141-148.ZHAO Hua-xia, DONG Ji-hong, MENG Qiang. Ex-perimental Study on Typical Macroscopic Defects of 7050 High Strength Aluminum Alloy Friction Stir Welding[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2019, 11(6): 141-148.[27] 肖旋, 秦鼎强, 倪昱, 等. 铝合金薄板搭接高速FSW缺陷及断裂行为[J]. 精密成形工程, 2019, 11(6): 135- 140.XIAO Xuan, QIN Ding-qiang, NI Yu, et al. Defects ofHigh Speed Friction Stir Welding and Fracture Behaviorof Aluminum Alloy Thin Plate Lap Joints[J]. Journal ofNetshape Forming Engineering, 2019, 11(6): 135-140. [28] 邓运来, 邓舒浩, 叶凌英, 等. 焊后热处理对AA7204-T4铝合金搅拌摩擦焊接头组织与力学性能的影响[J].材料工程, 2020, 48(4): 131-138.DENG Yun-lai, DENG Shu-hao, YE Ling-ying, et al.Effects of Post-Weld Heat Treatment on Microstructuresand Mechanical Properties of AA7204-T4 Aluminum Alloy FSW Joint[J]. Journal of Materials Engineering, 2020, 48(4): 131-138.责任编辑：蒋红晨精 密 成 形 工 程第15卷 第7期96 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年7月收稿日期：2023–03–09 Received ：2023-03-09基金项目：航空科学基金（2020Z047056003）；江西省重点研发计划（20202BBEL53012） Fund ：Aeronautical Science Foundation of China(2020Z047056003); Key Research and Development Project of Jiangxi Province (20202BBEL53012)作者简介：徐显强（1996—），男，硕士生。
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铝硅合金流变模型及应力-应变本构关系的研究
铝硅合金是一种常见的工程材料，具有较好的强度和耐腐蚀性能。
在研究铝硅合金的流变行为和应力-应变本构关系时，通
常需要建立合适的流变模型来描述其力学行为。
铝硅合金的流变模型可以采用经验模型或物理模型进行描述。
常用的经验模型包括弹性模型、塑性模型和粘弹塑性模型。
1.弹性模型：弹性模型假设材料在小应变下具有线性弹性行为，最常见的弹性模型是胡克定律。
根据胡克定律，应力和应变之间的关系为线性关系，即应力等于弹性模量乘以应变。
2.塑性模型：铝硅合金的塑性行为通常是非线性的，因此需要
建立适当的塑性模型来描述。
常见的塑性模型有几何硬化模型、本构方程模型和本构关系模型。
这些模型可以描述材料的流变行为，如应力的非线性变化和应变的硬化行为。
3.粘弹塑性模型：粘弹塑性模型是将粘弹性和塑性行为结合起
来描述材料的流变行为。
该模型可以考虑材料在加载和卸载过程中的粘弹性行为以及在应力达到一定阈值时的塑性变形。
在建立铝硅合金的应力-应变本构关系时，可以通过实验获取
合金在不同应力和应变条件下的应力-应变曲线，并通过曲线
拟合或数学模型求解来获得本构关系。
需要注意的是，各种流变模型的选择和建立需要根据实际研究目的、材料特性和实验数据进行合理的判断和比较。
同时，不
同流变模型的参数也需要通过实验或其他方法进行确定，以确定模型的适用范围和准确性。