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应变速率对am80镁合金压缩变形行为的影响

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中国有色金属学报 2015年第3期25卷 560-567页

作者：王冰洁郭鹏程李世康叶拓曹淑芬李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

在应变速率分别为0.4、0.07、0.01、0.001、0.0001和0.00003 s-1,对固溶态am80镁合金室温不同应变速率下的压缩变形行为及组织演变进行研究。结果表明:实验用am80镁合金的压缩流变应力在低应变时对应变速率不敏感,而在高应变时则表现出... 详细信息

在应变速率分别为0.4、0.07、0.01、0.001、0.0001和0.00003 s-1,对固溶态am80镁合金室温不同应变速率下的压缩变形行为及组织演变进行研究。结果表明:实验用am80镁合金的压缩流变应力在低应变时对应变速率不敏感,而在高应变时则表现出负的应变速率敏感性。极限强度随应变速率的增加逐渐降低,而屈服强度对应变速率不敏感。在变形的第二阶段,由于孪晶的持续产生,增加了am80镁合金的应变硬化能力,使得应变硬化率在此阶段出现平台。高应变速率(0.4 s-1)下压缩时的孪晶密度明显高于低应变速率(0.00003 s-1)下压缩时的孪晶密度,孪生的这种正应变速率敏感性导致应变硬化率在第二阶段随应变速率的增加逐渐由缓慢下降转变为上升。压缩裂纹在应力最为集中的压缩表面边缘形核,然后沿最大剪切应力方向扩展。孪晶和微裂纹是影响裂纹扩展的两个重要因素,两者共同作用导致裂纹出现一定偏折。

关键词： am80镁合金应变速率敏感性孪生应变硬化变形机制

大应变率范围内am80镁合金的变形行为及组织演变

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爆炸与冲击 2018年第3期38卷 586-595页

作者：郭鹏程李健曹淑芬徐从昌刘志文李落星湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室湖南长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

采用INSTRON准静态压缩试验机和分离式霍普金森压杆装置,研究固溶态am80镁合金在室温准静态和冲击载荷下的变形行为及组织演变。准静态载荷下,流变应力随应变率(3×10^(-5)~4×10^(-1 )s^(-1))的升高逐渐降低,表现为负应变率敏感性;冲... 详细信息

采用INSTRON准静态压缩试验机和分离式霍普金森压杆装置,研究固溶态am80镁合金在室温准静态和冲击载荷下的变形行为及组织演变。准静态载荷下,流变应力随应变率(3×10^(-5)~4×10^(-1 )s^(-1))的升高逐渐降低,表现为负应变率敏感性;冲击载荷下,流变应力随应变率(7.00×10~2~5.20×10^(3 )s^(-1))的升高而升高,呈现出明显的正应变率敏感性。冲击载荷下am80镁合金的变形机制以基面滑移和孪生为主,大量细小致密的形变孪生以及适量非基面滑移的启动是am80镁合金在冲击载荷下流变应力明显高于准静态载荷的重要原因。此外,随应变率的升高,am80镁合金变形的均匀性明显增强,当应变速率升至3.65×10^(3 )s^(-1)时,冲击变形所引起的局部绝热温升软化大于应变硬化与应变速率硬化的总和,部分晶粒产生了明显的动态回复,使得孪晶密度和变形均匀性反而降低。

关键词： am80镁合金高速冲击应变率敏感性 Johnson-Cook本构方程形变孪生

不同温度下am80镁合金的动态力学响应及本构建模

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材料导报 2021年第16期35卷 16093-16098页

作者：陈斐洋郭鹏程胡泽豪马洪浩张立强中南林业科技大学机电工程学院长沙410004 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为构建可准确预测镁合金动态力学响应的统一本构模型,采用分离式霍普金森压杆装置对am80镁合金进行高速冲击实验,变形温度为298 K、423 K和523 K,应变速率为1100~5000 s^(-1)。结果表明:am80镁合金具有明显的应变速率敏感性。变形温度为... 详细信息

为构建可准确预测镁合金动态力学响应的统一本构模型,采用分离式霍普金森压杆装置对am80镁合金进行高速冲击实验,变形温度为298 K、423 K和523 K,应变速率为1100~5000 s^(-1)。结果表明:am80镁合金具有明显的应变速率敏感性。变形温度为298 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率增至5000 s^(-1)的变形后期,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性;变形温度为423 K和523 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率高于临界值时,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性。将应变速率强化参数C和应变硬化参数n修正为变形温度T的函数,优化了Johnson-Cook本构模型,本构拟合结果与实验结果的误差在±10%范围内,其相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为0.987、3.88%,说明所建本构模型能够准确预测am80镁合金在不同变形条件下的流变应力行为。

关键词： am80镁合金变形温度动态力学响应本构建模

高速冲击载荷下am80镁合金的力学本构及仿真模拟

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中国有色金属学报 2017年第6期27卷 1075-1082页

作者：郭鹏程曹淑芬叶拓刘志文李世康李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

采用霍普金森压杆技术对固溶态am80镁合金进行大应变率范围下的高速冲击实验,应变速率分别为700、1100、2150、2750和3650 s^(-1)。结果表明:实验用am80镁合金的流变应力随应变速率的增加而增加,表现出明显的正应变率敏感性;当载荷由准... 详细信息

采用霍普金森压杆技术对固溶态am80镁合金进行大应变率范围下的高速冲击实验,应变速率分别为700、1100、2150、2750和3650 s^(-1)。结果表明:实验用am80镁合金的流变应力随应变速率的增加而增加,表现出明显的正应变率敏感性;当载荷由准静态转为动态时,合金的流变应力显著增加。基于不同应变率下的应力—应变曲线确定实验用镁合金的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用ABAQUS有限元软件对合金的SHPB实验进行了数值模拟,根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下的应力—应变曲线,并与实验及J-C本构拟合的应力—应变响应进行对比。结果表明:即使在本构拟合所选应变速率范围外,仿真分析结果也与实验及本构拟合结果基本吻合;但在较高应变时,由于本构未考虑温升效应,使得拟合结果与实验结果的差异较低应变时明显要大。

关键词： am80镁合金应变率敏感性 Johnson-Cook本构方程数值模拟

高应变速率下铸态am80镁合金的变形行为及数值模拟

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中国机械工程 2017年第6期28卷 739-743页

作者：郭鹏程叶拓曹淑芬徐从昌李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态am80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明:当应变速率ε˙≤1850s-1时,... 详细信息

采用INSTRON准静态压缩实验机和分离式霍普金森压杆装置对铸造固溶态am80镁合金不同应变速率下的压缩变形行为进行了研究,应变速率分别为0.0001s-1、800s-1、1050s-1、1600s-1、1850s-1和2100s-1。结果表明:当应变速率ε˙≤1850s-1时,实验用am80镁合金的流变应力随应变速率的增大而增大,表现出明显的正应变速率敏感性;当应变速率增至2100s-1时,由于局部温升效应,合金产生了明显的动态软化,导致流变应力反而略有减小。采用Johnson-Cook材料模型对实验用am80镁合金在不同应变速率下的变形行为进行描述,并取材料应变速率强化参数为应变速率的函数。对比结果表明,所建立的本构方程与实验结果基本吻合。此外,由于力学本构忽略了由形变引起的温升软化,基于ABAQUS的仿真结果在较低应变速率(800s-1)和高应变速率(1850s-1)的中低应变下与实验结果吻合得较好;而在高应变速率(1850s-1)的较高应变条件下,仿真结果与实验结果差异较大。

关键词： am80镁合金动态冲击应变速率敏感性 Johnson-Cook本构方程

激光工艺参数对am80镁合金焊接接头性能的影响研究

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兵器材料科学与工程 2021年第4期44卷 97-101页

作者：史亚贝河南工业职业技术学院河南南阳473000

用激光对am80镁合金进行焊接试验,研究激光焊接参数对am80镁合金焊接热裂倾向及接头抗拉强度的影响,对焊接接头的显微组织、力学性能进行分析。结果表明:am80镁合金脉冲激光焊接热裂倾向随脉冲时间的延长而降低,当脉冲时间为7 ms时,形... 详细信息

用激光对am80镁合金进行焊接试验,研究激光焊接参数对am80镁合金焊接热裂倾向及接头抗拉强度的影响,对焊接接头的显微组织、力学性能进行分析。结果表明:am80镁合金脉冲激光焊接热裂倾向随脉冲时间的延长而降低,当脉冲时间为7 ms时,形成无裂纹焊接接头;影响接头抗拉强度最主要的参数为峰值功率,其次为离焦量;当激光峰值功率为2 500 W,脉冲时间为7 ms,离焦量为1 mm时,焊接接头的抗拉强度达142.5 MPa,焊接接头断裂在焊缝中心位置,断口呈韧性断裂,焊缝中心显微硬度最高。

关键词： am80镁合金激光焊接裂纹力学性能

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退火处理对am80镁合金组织性能的影响

有色金属工程 2019年第9期9卷 79-86页

作者：韩茜郑雨路吴跃华周柯嵘黄皎李英刘彦峰李春商洛学院化学工程与现代材料学院陕西省尾矿资源综合利用重点实验室陕西商洛726000 商洛学院电子信息与电气工程学院陕西商洛726000

利用X射线衍射(XRD)、光学电子显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度测试及拉伸实验等方法研究了不同退火工艺对am80镁合金组织及性能的影响。结果表明,退火处理前后am80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成... 详细信息

利用X射线衍射(XRD)、光学电子显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度测试及拉伸实验等方法研究了不同退火工艺对am80镁合金组织及性能的影响。结果表明,退火处理前后am80镁合金均由α-Mg基体、Mg17Al12相、MgZn相组成。退火处理后,第二相主要以层片状析出。随着退火温度的升高,第二相完全析出的时间变短,随着退火时间的延长,第二相析出数量增多,直至完全析出。退火处理后,合金硬度、强度及延伸率大部分比铸态高。430℃退火6h后合金硬度为80.11HB,抗拉强度为167.02MPa,延伸率为2.68%,此退火工艺为最佳工艺。退火处理前后合金均为脆性断裂。

关键词： am80镁合金退火处理显微组织力学性能

高速重载下am80镁合金的动态力学行为及其本构建模

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高速重载下AM80镁合金的动态力学行为及其本构建模

作者：陈斐洋中南林业科技大学

学位级别：硕士

镁合金具有优异的电磁屏蔽性、极低的密度以及良好的减震性能,是汽车工业和航空航天领域实现轻量化最理想的材料之一。本文采用霍普金森压杆装置,研究两类(铸态和挤压态am80镁合金)镁合金在298 K～623 K温度范围内的动态应力行为,加载... 详细信息

镁合金具有优异的电磁屏蔽性、极低的密度以及良好的减震性能,是汽车工业和航空航天领域实现轻量化最理想的材料之一。本文采用霍普金森压杆装置,研究两类(铸态和挤压态am80镁合金)镁合金在298 K～623 K温度范围内的动态应力行为,加载应变速率为1100 s-1～5900 s-1。利用光学显微镜分析了铸态am80镁合金在不同变形条件下的组织演变,探究显微组织对应力响应行为的影响;基于铸态和挤压态镁合金的动态冲击应力-应变数据,分别构建了不同合金状态和载荷方向下am80镁合金的本构模型。研究结果表明:(1)铸态am80镁合金的变形行为具有明显的应变速率敏感性,且还取决于变形温度。在同一变形温度下,流变应力随着应变速率的增加逐渐增加,呈正应变速率敏感性。但存在一个临界应变速率,高于临界应变速率时流变应力在中高应变时随应变速率的增加而下降。(2)铸态am80镁合金在动态冲击下的显微组织主要为高密度的形变孪晶和绝热剪切带,且产生了大量的二次孪晶。随着变形温度的升高,合金发生动态再结晶现象,且动态再结晶程度随着变形温度的进一步升高而增加,再结晶晶粒也出现一定程度的长大。(3)通过优化原始J-C本构模型的应变硬化项、应变速率强化参数C和材料应变硬化参数n,构建了能够准确描述铸态am80镁合金在大范围变形温度和应变速率下的流变力学行为的动态力学本构,其相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为0.987和 3.88%。(4)挤压态am80镁合金在ED方向和TD方向表现出明显的各向异性。在298 K下,ED方向合金的流变应力曲线呈S形,而TD方向合金的曲线呈C形。随着应变速率和变形温度的增加,ED方向的曲线逐渐由S形转变为C形,两种不同取向材料的曲线差异减小,各向异性减弱。(5)针对挤压态am80镁合金沿不同方向加载时的力学行为差异,对原始J-C本构模型的应变硬化项和温度软化项进行优化,分别构建了能够准确预测挤压态am80镁合金沿ED方向和TD方向动态加载时流变应力变化规律的动态力学本构,两本构的相关系数(R)分别为97.72%和99.25%,相对绝对误差(AARE)分别为3.52%和1.96%。

关键词： am80镁合金高速冲击变形温度变形行为本构建模

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同方学位论文库

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am80-Ca-Sr碱土耐热镁合金研究

AM80-Ca-Sr碱土耐热镁合金研究

作者：白星湖南大学

学位级别：硕士

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、良好的机加工性能等优点,是近年来汽车、电子等行业首选的金属结构材料。但在开发应用高强、耐热镁合金的过程中常出现性能和成本上的诸多矛盾和障碍。因此,降低成本并提高耐热性则成为镁合金领域... 详细信息

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、良好的机加工性能等优点,是近年来汽车、电子等行业首选的金属结构材料。但在开发应用高强、耐热镁合金的过程中常出现性能和成本上的诸多矛盾和障碍。因此,降低成本并提高耐热性则成为镁合金领域研究的关键。本文以Mg-Al系合金中的am80为基体,廉价的碱土元素Ca和Sr为合金化添加剂,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差热分析仪及电子万能力学试验机等研究了am80-Ca-Sr系合金的最佳铸造工艺参数,并重点研究了xCa和y1～y4Sr对am80合金组织、性能和时效行为的影响。研究发现,在当前试验条件下,浇注温度和模具预热温度分别为740℃和250℃时,采用底注式浇注方式铸制am80-Ca-Sr系合金,可降低缩孔、缩松及氧化物夹杂等缺陷的程度,获得较细的晶粒组织,提高合金的力学性能。添加xCa可细化am80合金组织,使晶粒尺寸由109.6μm降至64.8μm;继续添加y1～y4Sr,y1Sr会粗化合金晶粒,当Sr由y2增至y4时,合金的晶粒尺寸又逐渐降至65.8μm。xCa可与Al结合在am80合金晶界处析出类似骨骼状的Al2Ca高熔点相,抑制低熔点β-Mg17Al12相的析出;继续添加y1～y3Sr,Al2Ca相逐渐变为小块状或条状,弥散分布在晶界处,y4Sr使合金晶界处的二次相又呈网状分布,y1～y4Sr会逐渐增加Al在基体的固溶度,进一步抑制β-Mg17Al12相的析出。室、高温(25℃和175℃)条件下,添加xCa会降低am80合金的总体拉伸性能;继续添加y1～y4Sr,合金的总体拉伸性能先降后升再降,其中,am80-xCa-y2Sr合金性能较优,其室、高温抗拉强度分别为173MPa和160MPa,延伸率分别为5.2%和8.2%。200℃/56MPa条件下,添加xCa可大幅提高am80合金的抗蠕变性能;继续添加y1-y4Sr后,合金的抗蠕变性能总体持续上升,其中,am80-xCa-y4Sr合金的蠕变性能在本试验合金系中最优,其稳态蠕变速率和100h蠕变量分别降至1.7×10-9S-1和0.8%。但是,am80-xCa-y3Sr合金的抗蠕变性能却突然大幅恶化,该现象可能与合金组织中二次相呈长条状分布,导致晶界强度降低和过度应力集中有关。xCa和y2Sr阻碍了am80合金时效初期β相的非连续析出,抑制了合金的时效进程,使合金可时效强化性降低,但却能提高合金组织的热稳定性。

关键词： am80镁合金 Ca/Sr合金化变质作用组织演变蠕变