工业纯钛涡旋挤压模具改进数值模拟

发布时间：2025-02-11 17:05

　　 采用ZWICK 100 k N高温拉伸试验机在变形温度为750℃,应变速率为0.1 s^-1下对工业纯钛进行高温拉伸试验。将试验数据导入DEFORM-3D中拟合得到J-C本构模型。对已有的涡旋挤压模具进行改进,基于拟合的J-C本构模型进行数值模拟,研究改进模具的晶粒细化效率及可行性。结果表明:挤出后,坯料轴向截面和径向截面等效应变均呈梯度分布,轴向截面最高等效应变值约为10.6,径向截面最高等效应变值约为14.5。整个挤出过程中,坯料扭曲部分等效应变累积量最高,外侧部分晶粒细化效率远高于心部。坯料挤出端平均等效应变大幅提高,采用改进的模具晶粒细化效率更高。在改进的模具中,坯料流动性较好,最大载荷显著降低,说明改进的坯料用于强化工业纯钛是可行的。

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【部分图文】：

图1 涡旋挤压(a)与常规挤压(b)中的材料流动

材料本构模型对于数值模拟的结果具有非常重要的意义。商用有限元软件DEFORM-3D自带的材料库存在牌号少、不统一且流变应力数据所包含的温度及应变速率范围窄等问题[13]。为获得相对准确的材料流变数据，需自行选取材料进行拉伸试验。本试验根据GB/T3620.1—2016[14]选....

图2 高温拉伸试样尺寸(a)及实物图(b)

高温拉伸试验在Zwick/Roell100kN高温拉伸试验机上进行。拉伸试样参照GB/T228.2—2015[15]，其形状尺寸及拉伸前后实物图如图2所示。由于常温下纯钛为HCP结构的α相，而在882.5℃以上会转变为BCC结构的β相[16]。研究表明[17]，钛及钛合金在....

图3 CP-Ti在750℃下拉伸的真应力-真应变曲线

图2高温拉伸试样尺寸(a)及实物图(b)2.2本构方程

图4 试验数据拟合结果

式中:分别为材料流变应力、塑性应变、应变速率和参考应变速率，其中，分别为实验温度、材料熔点和参考温度，其中，Troom=296K;A、B、C、m、n和α均为相关系数。3试验方案及有限元模型

本文编号：4033576