绝热升温与摩擦效应对合金热压缩变形流动应力的影响
发布时间：2020-12-27 10:44
对GH4720Li镍基沉淀强化型合金进行热压缩实验,并对不同工艺参数下的流动应力进行摩擦与绝热温度修正,分析热变形过程中绝热升温效应和模具与试样间摩擦作用对材料流动应力的影响。结果表明:摩擦修正系数与热变形温度及应变速率有关,且试样在1120℃变形时,摩擦修正系数在各应变速率下均较低。绝热温度修正系数与热变形应变速率及应变有关,当热变形速率低于1 s-1时,材料的绝热升温效应可忽略不计。通过分析经摩擦与温度修正后的流动应力可知,降低应变速率及升高变形温度,材料的流动软化应力σp-σ0.8(σp为峰值应力,σ0.8为应变为0.8时的应力)逐渐降低。
【文章来源】：塑性工程学报. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
式(1)～式(5)中模型参量示意图
因此，通过测量试样变形后的高度h和最大半径rM即可计算得到摩擦系数f。图2所示为依据式(2)～式(5)计算得到的不同应变速率下摩擦修正系数与温度之间的关系曲线，可以看出，摩擦修正系数随变形温度和应变速率变化，并非常数值，对比不同热变形工艺参数下的摩擦修正系数可以发现，温度为1120℃时，所有应变速率下均较低。图3a所示为经摩擦修正后的流动应力，可以看出，流动应力的摩擦修正值低于热模拟压缩实验的实测值，且流动应力经摩擦修正前后的差值会随应变速率的增加而增加，此外，通过对比摩擦修正前后GH4720Li合金的流动应力曲线(图3a)可以发现，经摩擦修正后曲线的加工硬化显著降低。2.2 绝热升温效应修正
在热变形过程中，材料的流动应力会在动态软化效应的作用下呈现先升高到峰值后随之逐渐下降的变化趋势，文献[8]～文献[10]指出，这种流动软化效应通常与热变形过程中材料组织的变化或试样温度的升高有关，对于本研究中的镍基高温合金来说，该组织常被认为发生了连续动态再结晶(Continuous Dynamic Recrystallization,CDRX)或非连续动态再结晶(Discontinuous Dynamic Recrystallization,DDRX)。而试样温度的升高通常是由于热变形过程中发生了绝热升温过程，且该效应主要受应变速率的影响。依据动态材料模型中的功率耗散理论，材料在热变形过程中，外力所做的功有一部分转化为体系的内能，在高应变速率下，试样可以被近似为一个孤立的绝热体，试样与环境间不存在热交换过程，从而使得其温度明显升高。而在低应变速率下，由于试样与周围环境间可进行充分的热交换，使得此时温度的变化可忽略不计。因此，为消除试样在高应变速率下变形时绝热升温效应对流动应力实测值的影响，采用温度修正模型对合金流动应力进行绝热升温效应修正，则绝热升温效应修正后的流动应力与绝对温度T之间的关系可表示为[9-10,12-13]:式中:xw为1/2试样高度;Kw为试样的热导率;HTC为试样与模具界面间的热传递系数;KD为模具的热导率;xD为模具表面距其芯部均温处的距离。表1所示为温度修正模型中各参数的数值[12,14-15]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热加工图的7A55合金热变形控制及微观组织演变[J]. 张秋道,朱海琴,李辉. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件[J]. 肖强,宋裕,李俊洪,罗许,刘序江. 塑性工程学报. 2019(02)
[3]超超临界火电用奥氏体耐热钢的热变形行为[J]. 王稳,罗锐,苗现华,桂香,杨雨童,陈乐利,王威. 塑性工程学报. 2018(06)
本文编号：2941604
【文章来源】：塑性工程学报. 2020年08期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
式(1)～式(5)中模型参量示意图
因此，通过测量试样变形后的高度h和最大半径rM即可计算得到摩擦系数f。图2所示为依据式(2)～式(5)计算得到的不同应变速率下摩擦修正系数与温度之间的关系曲线，可以看出，摩擦修正系数随变形温度和应变速率变化，并非常数值，对比不同热变形工艺参数下的摩擦修正系数可以发现，温度为1120℃时，所有应变速率下均较低。图3a所示为经摩擦修正后的流动应力，可以看出，流动应力的摩擦修正值低于热模拟压缩实验的实测值，且流动应力经摩擦修正前后的差值会随应变速率的增加而增加，此外，通过对比摩擦修正前后GH4720Li合金的流动应力曲线(图3a)可以发现，经摩擦修正后曲线的加工硬化显著降低。2.2 绝热升温效应修正
在热变形过程中，材料的流动应力会在动态软化效应的作用下呈现先升高到峰值后随之逐渐下降的变化趋势，文献[8]～文献[10]指出，这种流动软化效应通常与热变形过程中材料组织的变化或试样温度的升高有关，对于本研究中的镍基高温合金来说，该组织常被认为发生了连续动态再结晶(Continuous Dynamic Recrystallization,CDRX)或非连续动态再结晶(Discontinuous Dynamic Recrystallization,DDRX)。而试样温度的升高通常是由于热变形过程中发生了绝热升温过程，且该效应主要受应变速率的影响。依据动态材料模型中的功率耗散理论，材料在热变形过程中，外力所做的功有一部分转化为体系的内能，在高应变速率下，试样可以被近似为一个孤立的绝热体，试样与环境间不存在热交换过程，从而使得其温度明显升高。而在低应变速率下，由于试样与周围环境间可进行充分的热交换，使得此时温度的变化可忽略不计。因此，为消除试样在高应变速率下变形时绝热升温效应对流动应力实测值的影响，采用温度修正模型对合金流动应力进行绝热升温效应修正，则绝热升温效应修正后的流动应力与绝对温度T之间的关系可表示为[9-10,12-13]:式中:xw为1/2试样高度;Kw为试样的热导率;HTC为试样与模具界面间的热传递系数;KD为模具的热导率;xD为模具表面距其芯部均温处的距离。表1所示为温度修正模型中各参数的数值[12,14-15]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热加工图的7A55合金热变形控制及微观组织演变[J]. 张秋道,朱海琴,李辉. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件[J]. 肖强,宋裕,李俊洪,罗许,刘序江. 塑性工程学报. 2019(02)
[3]超超临界火电用奥氏体耐热钢的热变形行为[J]. 王稳,罗锐,苗现华,桂香,杨雨童,陈乐利,王威. 塑性工程学报. 2018(06)
本文编号：2941604
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2941604.html
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