CN102519801A - 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法 - Google Patents

用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102519801A
CN102519801A CN2011104253528A CN201110425352A CN102519801A CN 102519801 A CN102519801 A CN 102519801A CN 2011104253528 A CN2011104253528 A CN 2011104253528A CN 201110425352 A CN201110425352 A CN 201110425352A CN 102519801 A CN102519801 A CN 102519801A
Authority
CN
China
Prior art keywords
strain
stress
true
dynamic recrystallization
peak
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011104253528A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102519801B (zh
Inventor
鲁世红
刘倩
金霞
周清
史学刚
陈星�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201110425352.8A priority Critical patent/CN102519801B/zh
Publication of CN102519801A publication Critical patent/CN102519801A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102519801B publication Critical patent/CN102519801B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公布了一种用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法。属于材料微观组织分析领域。采用高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线求出材料的硬化率，通过分析硬化率的变化确定不同条件下的峰值应变、峰值应力和稳态应力，再根据经验公式建立峰值应变、临界应变数学模型和动态再结晶体积分数。本发明克服了用金相方法研究材料的再结晶行为的滞后、费时、不全面和不精确的缺点，结合有限元软件后可以定量分析铝合金的动态再结晶体积分数变化情况。

Description

用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法
所属技术领域
本发明属于材料微观组织分析领域，主要涉及一种用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶数学模型的方法。
背景技术
利用铝合金在超塑性状态下的优异变形性能发展起来的超塑性成形技术，可以在小吨位设备上成形形状复杂、其他塑性加工工艺难以或不能成形的零件，能够满足轨道车辆铝合金零件的成形需要。铝合金具有较高的强度，良好的塑性、抗腐蚀性及加工性等优点，已成为汽车、轨道交通工业超塑成形热门材料，可大大减轻车辆自重，促进交通产业节能和环保发展。控制成形性能最有效的方法就是控制晶粒大小。铝合金超塑变形中经常伴随晶粒长大，晶粒长大将增加流动应力，降低材料的超塑性能，严重的会造成成形失败。研究晶粒长大及其对零件成形的影响是铝合金超塑成形微观组织模拟的主要目的。晶粒的长大与热成形过程中或热处理过程中的动态再结晶，亚动态再结晶和静态再结晶密切相关。再结晶受一些过程变量，如成形温度，应变速率，原始晶粒大小和变形量的影响。研究材料的再结晶行为常采用金相观察方法，这种方法滞后、费时又不全面和精确。近年来发展了用有限元方法模拟材料在变形过程中的微观组织演变，建立微观组织演变的数学模型是关键。用金相方法来得到数学模型滞后又费时。该发明用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶数学模型，弥补了金相方法的不足，可以定量分析铝合金的动态再结晶体积分数变化情况。
发明内容
针对现有用金相方法确定动态再结晶数学模型的方法，本发明提出一种用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶数学模型的方法。
本发明基于高温拉伸试验和线性回归方法，采用下述步骤建立铝合金动态再结晶数学模型。
1)在微机控制电子万能热拉伸试验机RG2000-20上进行高温拉伸试验。应变速率范围选择为6.56E-5～6.56E-3s-1。试验温度定为623K、673K、723K、773K、793K、808K。
2)用高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线求解硬化率。当应变速率与变形温度一定时，应力随应变的变化率称为硬化率，即θ＝dσ/dε。
3)通过不同变形条件下θ-ε和θ-σ曲线求出不同变形条件下的峰值应变εp、峰值应力σp和稳态应力σss。
4)用3)求得的峰值应变、峰值应力建立峰值应变及临界应变数学模型，可求出数学模型中各系数值。
临界应变数学模型：εc＝0.8εp    (1)
峰值应变数学模型：
其中a1、n1、m1为材料常数，Q1为再结晶激活能。
5)用3)峰值应力和稳态应力确定动态再结晶体积分数。
动态再结晶体积分数可表示为Xdrex＝(σp-σ)/(σp-σss)    (3)
根据Avrami方程，动态再结晶体积分数还可以表示为：
Xdrex(ε≤εC)＝0    (4)
Figure BDA0000121100120000022
将上式进行转换，得式ln[-ln(1-Xdrex)]＝lnβd+kd lnt，其中
Figure BDA0000121100120000023
画出不同变形条件下的ln[-ln(1-Xdrex)]和lnt的线性关系。从曲线的斜率和截距可得常数βd和kd。从而确定数学模型中各系数。
附图说明
图1为高温拉伸试样几何尺寸，板材厚度为2mm。
图2中a，b分别为在623K和673K条件下，不同应变速率时AA5083硬化率θ与应力之间的关系。
图3中a，b分别为在623K和673K条件下，不同应变速率时AA5083硬化率θ与应变之间的关系。
图4为温度623K下不同应变速率下ln[-ln(1-Xdrex)]-lnt。
图5为应变速率3.28E-3下不同温度下ln[-ln(1-Xdrex)]-lnt。
具体实施方式
实施例
试验采用5083板材，其化学成分(质量分数)见表1
表1试验5083板材化学成分
  Si   Fe   Cu   Mn   Mg   Cr   Ni   Zn   Ti   Zr   Be   Na   V   Al
  0.08   0.05   0.01   0.6   4.61   0.1   0.15   0.034   0.029   0.24   0.0006   0.0008   0.048   其余
高温单拉试验在微机控制电子万能热拉伸试验机RG2000-20上进行，试样的几何尺寸如
图1所示，板材厚度为2mm。
采用的应变速率为6.56E-5～6.56E-3S-1；温度为623K、673K、723K、773K、793K、808K。
拉伸变形前试样需保温5分钟，使试样均匀达到设定目标温度。
用高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线求解硬化率。见附图2和3。通过不同变形条件下θ-ε和θ-σ曲线求出不同变形条件下的峰值应变、峰值应力和稳态应力。
用式(1)和式(2)运用不同变形条件下AA5083的εp，用线性回归确定公式(2)中常数，这里令n1＝0，即忽略d0的影响。
将公式(2)两边取对数，转化为线性回归问题
Figure BDA0000121100120000031
分别画出定温度下
Figure BDA0000121100120000032
和定应变速率下用origin7.0线性拟合求平均值后得a1＝0.009728；m1＝0.06539；Q1＝5114.849J。
可得出AA5083临界应变方程：εc＝0.8εp
画出不同变形条件下的ln[-ln(1-Xdrex)]和lnt的线性关系。如附图4，5所示。从曲线的斜率和截距可得常数βd和kd。见表2和表3.
表2温度623K下不同应变速率的动态再结晶动力学参数
表3应变速率3.28E-3下不同温度的动态再结晶动力学参数
Figure BDA0000121100120000036
因此就建立了AA5083的动态再结晶数学模型。

Claims (2)

1.一种用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
a、在微机控制电子万能热拉伸试验机RG2000-20上进行高温拉伸试验：应变速率范围选择为6.56E-5～6.56E-3s-1；试验温度定为623K、673K、723K、773K、793K、808K；
b、用高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线求解硬化率：当应变速率与变形温度一定时，应力随应变的变化率称为硬化率，即θ＝dσ-/dε；
c、通过不同变形条件下θ-ε和θ-σ曲线求出不同变形条件下的峰值应变εp、峰值应力σp和稳态应力σss；
d、用c中求得的峰值应变、峰值应力建立峰值应变及临界应变数学模型，可求出数学模型中各系数值；
临界应变数学模型：εc＝0.8εp；
峰值应变数学模型：
Figure FDA0000121100110000011
其中a1、n1、m1为材料常数，Q1为再结晶激活能；
e、用c中峰值应力和稳态应力确定动态再结晶体积分数：
动态再结晶体积分数表示为Xdrex＝(σp-σ)/(σp-σss)；
根据Avrami方程，动态再结晶体积分数还可以表示为：
Xdrex(ε≤εC)＝0；
Figure FDA0000121100110000012
将上式进行转换，得式ln[-ln(1-Xdrex)]＝lnβd+kd lnt，其中
2.根据权利1所述的用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法，其特征在于，画出不同变形条件下的ln[-ln(1-Xdrex)]和lnt的线性关系，从曲线的斜率和截距得常数βd和kd，从而确定数学模型中各系数。
CN201110425352.8A 2011-12-16 2011-12-16 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法 Expired - Fee Related CN102519801B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110425352.8A CN102519801B (zh) 2011-12-16 2011-12-16 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110425352.8A CN102519801B (zh) 2011-12-16 2011-12-16 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102519801A true CN102519801A (zh) 2012-06-27
CN102519801B CN102519801B (zh) 2015-07-29

Family

ID=46290797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110425352.8A Expired - Fee Related CN102519801B (zh) 2011-12-16 2011-12-16 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102519801B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912200A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 东北轻合金有限责任公司 一种超大规格铝合金扁铸锭的制造方法
CN103471932A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 北京机电研究所 金属材料应力-应变曲线测量及应用方法
CN105740513A (zh) * 2016-01-22 2016-07-06 东北大学 一种gh4169合金热变形动态再结晶模拟方法
CN106053754A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 中南大学 一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法
CN107326314A (zh) * 2017-07-05 2017-11-07 中南大学 一种预测含铌镍基合金中δ相动态溶解体积分数的方法
CN108169019A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 中国兵器工业第五九研究所 一种准静态塑性压缩应力应变参量的识别方法
CN108489820A (zh) * 2018-02-13 2018-09-04 鞍钢股份有限公司 一种高温拉伸试验真应力的获取方法
CN107058923B (zh) * 2017-01-16 2018-12-07 青岛理工大学 一种镁合金热加工工艺优化新方法
CN110068507A (zh) * 2018-01-22 2019-07-30 中国科学院金属研究所 一种对传统再结晶模型进行修正的方法
CN110245382A (zh) * 2019-05-10 2019-09-17 本钢板材股份有限公司 一种确定金属动态再结晶体积分数的Avrami数学模型系数的方法
CN110296892A (zh) * 2019-08-08 2019-10-01 中国矿业大学(北京) 基于能量分析的岩石材料损伤演化过程中特征应力确定方法
CN110702711A (zh) * 2019-11-21 2020-01-17 山东建筑大学 非晶态合金结晶动力学特征的原位exafs表征方法
CN110779797A (zh) * 2019-11-08 2020-02-11 南京航空航天大学 一种测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法
CN111380899A (zh) * 2019-11-29 2020-07-07 中国科学院金属研究所 一种通过轧制模拟过程温升修正锆合金流变应力的方法
CN113702613A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 鞍钢股份有限公司 一种确定材料发生动态再结晶临界条件的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109255175B (zh) * 2018-08-31 2021-04-02 西北工业大学 一种基于临界再结晶残余应力的再结晶控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641356A (zh) * 2004-12-13 2005-07-20 武汉科技大学 硬线产品显微组织与力学性能预报系统
CN101046682A (zh) * 2007-04-28 2007-10-03 武汉科技大学 一种预测热轧含Nb带钢组织及力学性能的方法
CN101319977A (zh) * 2008-07-18 2008-12-10 哈尔滨工业大学 真应力-真应变计算模型及测试系统
US20100235110A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Systems and methods to predict fatigue lives of aluminum alloys under multiaxial loading

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641356A (zh) * 2004-12-13 2005-07-20 武汉科技大学 硬线产品显微组织与力学性能预报系统
CN101046682A (zh) * 2007-04-28 2007-10-03 武汉科技大学 一种预测热轧含Nb带钢组织及力学性能的方法
CN101319977A (zh) * 2008-07-18 2008-12-10 哈尔滨工业大学 真应力-真应变计算模型及测试系统
US20100235110A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Systems and methods to predict fatigue lives of aluminum alloys under multiaxial loading

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI, DEJUN等: "Prediction of hot deformation behaviour of Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP steel", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING》 *
徐雪峰,等: "基于温度变化的AA5083合金拉伸变形行为描述", 《塑性工程学报》 *
金泉林: "铝合金6061的热变形力学行为与微观组织演化规律", 《材料热处理学报》 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912200A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 东北轻合金有限责任公司 一种超大规格铝合金扁铸锭的制造方法
CN103471932A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 北京机电研究所 金属材料应力-应变曲线测量及应用方法
CN103471932B (zh) * 2013-09-26 2015-09-23 北京机电研究所 金属材料的应力-应变曲线测量及应用方法
CN105740513A (zh) * 2016-01-22 2016-07-06 东北大学 一种gh4169合金热变形动态再结晶模拟方法
CN105740513B (zh) * 2016-01-22 2019-01-08 东北大学 一种gh4169合金热变形动态再结晶模拟方法
CN106053754A (zh) * 2016-07-06 2016-10-26 中南大学 一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法
CN106053754B (zh) * 2016-07-06 2017-11-14 中南大学 一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法
CN107058923B (zh) * 2017-01-16 2018-12-07 青岛理工大学 一种镁合金热加工工艺优化新方法
CN107326314A (zh) * 2017-07-05 2017-11-07 中南大学 一种预测含铌镍基合金中δ相动态溶解体积分数的方法
CN108169019A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 中国兵器工业第五九研究所 一种准静态塑性压缩应力应变参量的识别方法
CN110068507A (zh) * 2018-01-22 2019-07-30 中国科学院金属研究所 一种对传统再结晶模型进行修正的方法
CN108489820A (zh) * 2018-02-13 2018-09-04 鞍钢股份有限公司 一种高温拉伸试验真应力的获取方法
CN108489820B (zh) * 2018-02-13 2019-06-28 鞍钢股份有限公司 一种高温拉伸试验真应力的获取方法
CN110245382A (zh) * 2019-05-10 2019-09-17 本钢板材股份有限公司 一种确定金属动态再结晶体积分数的Avrami数学模型系数的方法
CN110245382B (zh) * 2019-05-10 2023-08-22 本钢板材股份有限公司 一种确定金属动态再结晶体积分数的Avrami数学模型系数的方法
CN110296892A (zh) * 2019-08-08 2019-10-01 中国矿业大学(北京) 基于能量分析的岩石材料损伤演化过程中特征应力确定方法
CN110779797B (zh) * 2019-11-08 2021-10-01 南京航空航天大学 一种测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法
CN110779797A (zh) * 2019-11-08 2020-02-11 南京航空航天大学 一种测量金属拉伸试验过程中塑性应变比的方法
CN110702711B (zh) * 2019-11-21 2022-02-25 山东建筑大学 非晶态合金结晶动力学特征的原位exafs表征方法
CN110702711A (zh) * 2019-11-21 2020-01-17 山东建筑大学 非晶态合金结晶动力学特征的原位exafs表征方法
CN111380899A (zh) * 2019-11-29 2020-07-07 中国科学院金属研究所 一种通过轧制模拟过程温升修正锆合金流变应力的方法
CN113702613A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 鞍钢股份有限公司 一种确定材料发生动态再结晶临界条件的方法
CN113702613B (zh) * 2021-08-19 2024-02-13 鞍钢股份有限公司 一种确定材料发生动态再结晶临界条件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102519801B (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102519801A (zh) 用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法
Chen et al. Deep drawing of square cups with magnesium alloy AZ31 sheets
CN103695817B (zh) 一种可热处理铝合金同步淬火热成形工艺
Zhou et al. Hot workability characteristics of magnesium alloy AZ80—A study using processing map
Wang et al. Evolution of springback and neutral layer of AZ31B magnesium alloy V-bending under warm forming conditions
Mori et al. Plate forging of tailored blanks having local thickening for deep drawing of square cups
CN102560295B (zh) 一种改善铝合金冲压成形的热加工方法
Jiao-Jiao et al. A novel approach to springback control of high-strength steel in cold roll forming
Choi et al. Improvement of formability for fabricating thin continuously corrugated structures in sheet metal forming process
CN101914712A (zh) 一种高强镁合金厚板的挤压变形工艺
CN109127945A (zh) 轻量化车身覆盖件冲压成形精度的调控方法
CN107976462A (zh) 一种优化铝合金热加工工艺的方法
Ma et al. Influence of process parameters on the microstructural evolution of a rear axle tube during cross wedge rolling
Prasad et al. Hot Deformation Mechanisms and Microstructural Control in High‐Temperature Extruded AZ31 Magnesium Alloy
Zhang et al. Constitutive model for hot deformation of the Cu-Zr-Ce alloy
Jang et al. High temperature deformation behavior of Al–Zn–Mg-based new alloy using a dynamic material model
Zhang et al. Developments of new sheet metal forming technology and theory in China
CN111589920B (zh) 一种热冲压方法
CN107058923A (zh) 一种镁合金热加工工艺优化新方法
CN103834885A (zh) 一种提高铝合金板材塑性的热处理方法
Winklhofer et al. Process simulation of aluminium sheet metal deep drawing at elevated temperatures
Liu et al. Deep drawing of 6A16 aluminum alloy for automobile body with various blank-holder forces
Hu et al. The influences of shear deformation on the evolutions of the extrusion shear for magnesium alloy
Kedia et al. Globularisation of α lamellae in titanium alloy: Effect of strain, strain path and starting microstructure
Jeong et al. Influence of process variables on the stamping formability of aluminum wing nose rib

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150729

Termination date: 20181216