專利名稱：用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料微觀組織分析領(lǐng)域，主要涉及一種用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型的方法。
背景技術(shù)：
利用鋁合金在超塑性狀態(tài)下的優(yōu)異變形性能發(fā)展起來(lái)的超塑性成形技術(shù)，可以在小噸位設(shè)備上成形形狀復(fù)雜、其他塑性加工工藝難以或不能成形的零件，能夠滿足軌道車輛鋁合金零件的成形需要。鋁合金具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性、抗腐蝕性及加工性等優(yōu)點(diǎn)，已成為汽車、軌道交通工業(yè)超塑成形熱門(mén)材料，可大大減輕車輛自重，促進(jìn)交通產(chǎn)業(yè)節(jié)能和環(huán)保發(fā)展?？刂瞥尚涡阅茏钣行У姆椒ň褪强刂凭Я４笮　ｄX合金超塑變形中經(jīng)常伴隨晶粒長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大將增加流動(dòng)應(yīng)力，降低材料的超塑性能，嚴(yán)重的會(huì)造成成形失敗。研究晶粒長(zhǎng)大及其對(duì)零件成形的影響是鋁合金超塑成形微觀組織模擬的主要目的。晶粒的長(zhǎng)大與熱成形過(guò)程中或熱處理過(guò)程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)再結(jié)晶密切相關(guān)。 再結(jié)晶受一些過(guò)程變量，如成形溫度，應(yīng)變速率，原始晶粒大小和變形量的影響。研究材料的再結(jié)晶行為常采用金相觀察方法，這種方法滯后、費(fèi)時(shí)又不全面和精確。近年來(lái)發(fā)展了用有限元方法模擬材料在變形過(guò)程中的微觀組織演變，建立微觀組織演變的數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵。用金相方法來(lái)得到數(shù)學(xué)模型滯后又費(fèi)時(shí)。該發(fā)明用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型，彌補(bǔ)了金相方法的不足，可以定量分析鋁合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)變化情況。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有用金相方法確定動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型的方法，本發(fā)明提出一種用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型的方法。本發(fā)明基于高溫拉伸試驗(yàn)和線性回歸方法，采用下述步驟建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶數(shù)學(xué)模型。1)在微機(jī)控制電子萬(wàn)能熱拉伸試驗(yàn)機(jī)RG2000-20上進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)。應(yīng)變速率范圍選擇為 6. 56E-5 6. 56E-3s-l。試驗(yàn)溫度定為 623K、673K、723K、773K、793K、808K。2)用高溫拉伸試驗(yàn)得到的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線求解硬化率。當(dāng)應(yīng)變速率與變形溫度一定時(shí)，應(yīng)力隨應(yīng)變的變化率稱為硬化率，即θ = do /d ε。3)通過(guò)不同變形條件下θ - ε和θ - σ曲線求出不同變形條件下的峰值應(yīng)變?chǔ)?ρ、 峰值應(yīng)力σ ρ和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力σ ss。4)用幻求得的峰值應(yīng)變、峰值應(yīng)力建立峰值應(yīng)變及臨界應(yīng)變數(shù)學(xué)模型，可求出數(shù)學(xué)模型中各系數(shù)值。臨界應(yīng)變數(shù)學(xué)模型ε。= 0. 8 ε p (1)峰值應(yīng)變數(shù)學(xué)模型
ε = GlCi0"1 授 QxpiQl /RT)(2)
其中ai、ni、mi為材料常數(shù)，Q1為再結(jié)晶激活能。5)用幻峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力確定動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)可表示為Xdrex= (op-o)/(op-oss) (3)根據(jù)Avrami方程，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)還可以表示為Xdrex(e ^ εε) = 0 (4)
權(quán)利要求
1.一種用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟a、在微機(jī)控制電子萬(wàn)能熱拉伸試驗(yàn)機(jī)RG2000-20上進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)應(yīng)變速率范圍選擇為 6. 56E-5 6. 56E-3s-l ；試驗(yàn)溫度定為 623K、673K、723K、773K、793K、808K ；b、用高溫拉伸試驗(yàn)得到的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線求解硬化率當(dāng)應(yīng)變速率與變形溫度一定時(shí)，應(yīng)力隨應(yīng)變的變化率稱為硬化率，即θ = d σ -/d ε ；C、通過(guò)不同變形條件下θ-ε和θ-σ曲線求出不同變形條件下的峰值應(yīng)變?chǔ)纽选⒎逯祽?yīng)力σρ和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力oss;d、用c中求得的峰值應(yīng)變、峰值應(yīng)力建立峰值應(yīng)變及臨界應(yīng)變數(shù)學(xué)模型，可求出數(shù)學(xué)模型中各系數(shù)值；臨界應(yīng)變數(shù)學(xué)模型ε。= 0. 8 ε p ；峰值應(yīng)變數(shù)學(xué)模型:sp = aA"1^1 exp(Q/RT)；其中ai、ni、mi為材料常數(shù)，Q1為再結(jié)晶激活能；e、用c中峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力確定動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)表示為Xdrai = (σρ-σ)/(σρ-σ33)；根據(jù)Avrami方程，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)還可以表示為 Xdrex ( ε ( ε C) = 0;XdrJsf εα) = 1-οχρ[-β ((ε-εα)/^]；將上式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得式 In[-In(I-Xdrex)] = In β d+kd lnt，其中 = (s表
2.根據(jù)權(quán)利1所述的用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的方法，其特征在于，畫(huà)出不同變形條件下的In[-In (I-Xdrex)]和Int的線性關(guān)系，從曲線的斜率和截距得常數(shù)β d和kd，從而確定數(shù)學(xué)模型中各系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線建立鋁合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型的方法。屬于材料微觀組織分析領(lǐng)域。采用高溫拉伸試驗(yàn)得到的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線求出材料的硬化率，通過(guò)分析硬化率的變化確定不同條件下的峰值應(yīng)變、峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式建立峰值應(yīng)變、臨界應(yīng)變數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)。本發(fā)明克服了用金相方法研究材料的再結(jié)晶行為的滯后、費(fèi)時(shí)、不全面和不精確的缺點(diǎn)，結(jié)合有限元軟件后可以定量分析鋁合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)變化情況。
文檔編號(hào)G01N3/18GK102519801SQ20111042535
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉倩, 史學(xué)剛, 周清, 金霞, 陳星 , 魯世紅 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)