专利名称：用真应力-真应变曲线建立铝合金动态再结晶模型的方法
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-l。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 = do /d ε。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ε ρ、 峰值应力σ ρ和稳态应力σ ss。4)用幻求得的峰值应变、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ε。= 0. 8 ε p (1)峰值应变数学模型
ε = GlCi0"1 授 QxpiQl /RT)(2)
其中ai、ni、mi为材料常数，Q1为再结晶激活能。5)用幻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= (op-o)/(op-oss) (3)根据Avrami方程，动态再结晶体积分数还可以表示为Xdrex(e ^ εε) = 0 (4)
权利要求
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-l ；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 = d σ -/d ε ；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ερ、峰值应力σρ和稳态应力oss;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ε。= 0. 8 ε p ；峰值应变数学模型:sp = aA"1^1 exp(Q/RT)；其中ai、ni、mi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Xdrai = (σρ-σ)/(σρ-σ33)；根据Avrami方程，动态再结晶体积分数还可以表示为 Xdrex ( ε ( ε C) = 0;XdrJsf εα) = 1-οχρ[-β ((ε-εα)/^]；将上式进行转换，得式 In[-In(I-Xdrex)] = In β d+kd lnt，其中 = (s表
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In[-In (I-Xdrex)]和Int的线性关系，从曲线的斜率和截距得常数β d和kd，从而确定数学模型中各系数。
全文摘要
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。
文档编号G01N3/18GK102519801SQ20111042535
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘倩, 史学刚, 周清, 金霞, 陈星 , 鲁世红 申请人:南京航空航天大学