热模拟试验的试样和热模拟试验的方法技术

本发明专利技术提供了热模拟试验的试样和热模拟试验的方法。该热模拟试验的试样的形状为圆台形。由于该试样在沿圆台形轴线方向上的不同截面的面积不同，因此在利用该试样进行热模拟试验时，沿圆台形轴线方向上的不同截面的温度、应变速率和应变不同，且在该试样发生热变形以后，该试样上不同位置的微观组织和机械性能也不同，实现了模拟不同温度、应变速率和应变工况的效果，且可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程，从而提高实验效率，进而实现高通量的热模拟试验技术。

【技术实现步骤摘要】
热模拟试验的试样和热模拟试验的方法
本专利技术涉及材料
，具体地，涉及热模拟试验的试样和热模拟试验的方法。
技术介绍
2011年，美国提出创新研发模式，通过“理性设计-高效实验-大数据技术”的深度融合和全过程协同创新，加速新材料发展的“材料基因工程”计划。该计划的关键技术为高通量计算方法，高通量实验方法和材料大数据库技术。其中高通量实验方法是指理性设计指导下的高效实验，通过高通量的实验方法来提高实验研究的效率。锻造热模拟技术(即热模拟试验)是一种常见的模拟锻件锻造过程的方法，常见的模拟机器有美国的Gleeble系列、日本的Thermecmaster系列，通过设置一定的温度范围和应变速率范围，将加工的试样在指定的温度和应变速率下进行压缩模拟的锻造过程。然而，这种传统的热模拟试验每次只能模拟一种温度和应变速率对应的工况，效率低下，并不适宜模拟大的温度梯度和变形梯度的锻件的锻造过程。因而，现有的热模拟试验的相关技术仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种沿轴线方向上的不同截面的温度、应变速率、应变不同、在发生热变形以后不同位置的微观组织、机械性能不同、实现模拟不同温度、应变速率、应变工况的效果、可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程、提高实验效率、或者实现高通量的热模拟试验技术的试样。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种热模拟试验的试样。根据本专利技术的实施例，该热模拟试验的试样的形状为圆台形。专利技术人发现，由于该试样在沿圆台形轴线方向上的不同截面的面积不同，因此在利用该试样进行热模拟试验时，沿圆台形轴线方向上的不同截面的温度、应变速率和应变不同，且在该试样发生热变形以后，该试样上不同位置的微观组织和机械性能也不同，实现了模拟不同温度、应变速率和应变工况的效果，且可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程，从而提高实验效率，进而实现高通量的热模拟试验技术。根据本专利技术的实施例，所述试样的目标尺寸参数是通过以下步骤确定的：提供所述试样的预设高度h0，以及所述预设高度h0与所述试样的上底面半径r1、下底面半径r2之和的预设比值k；将所述试样的母线与下底面之间的夹角θ取一系列不同的数值，根据几何关系，确定所述试样的一系列尺寸参数，以得到一系列具有所述尺寸参数的待分析试样，其中，所述尺寸参数包括所述预设高度h0、所述夹角θ、所述上底面半径r1和所述下底面半径r2；分别将一系列所述待分析试样进行有限元分析，选择热分析通量最高的分析结果对应的所述尺寸参数，作为所述试样的目标尺寸参数。根据本专利技术的实施例，具有所述目标尺寸参数的所述试样适于由所述热模拟试验的夹具所固定。根据本专利技术的实施例，所述预设高度h0为10mm～14mm。根据本专利技术的实施例，所述上底面半径r1大于或等于0.5mm且小于4mm。根据本专利技术的实施例，所述下底面半径r2大于4mm且小于或等于7.5mm。根据本专利技术的实施例，所述夹角θ大于或等于60°且小于90°。根据本专利技术的实施例，所述夹角θ为80°。根据本专利技术的实施例，所述试样满足以下条件的至少之一：在进行热模拟试验时，沿所述试样的轴线方向上，温度呈梯度分布；在进行热模拟试验时，沿所述试样的轴线方向上，应变呈梯度分布。根据本专利技术的实施例，所述试样适用于Gleeble热模拟试验机，所述试样的高度为10mm～14mm、上底面半径r1大于或等于0.5mm且小于4mm、下底面半径r2大于4mm且小于或等于7.5mm、母线与下底面之间的夹角θ大于或等于60°且小于90°。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种热模拟试验的方法。根据本专利技术的实施例，所述热模拟试验是利用前面所述的试样进行的。专利技术人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，且可以实现模拟不同温度、应变速率和应变工况的效果，可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程，实验效率高，可以实现高通量的热模拟试验。附图说明图1显示了本专利技术一个实施例中热模拟试验的试样的剖面结构示意图。图2分别显示了图1的实施例中确定热模拟试验的试样P-P’截面S1和Q-Q’截面S2的平面结构示意图。图3显示了本专利技术一个实施例中确定热模拟试验的试样的目标尺寸参数的步骤的流程示意图。图4显示了本专利技术实施例1中热模拟试验的试样照片。图5显示了本专利技术实施例1中热模拟试验的试样在进行热模拟试验的照片。图6显示了本专利技术实施例1中热模拟试验的试样在进行热模拟试验时，通过该试样轴线的剖面上不同位置的应变随时间的变化曲线。图7显示了本专利技术实施例1中热模拟试验的试样在进行热模拟试验后，通过该试样轴线的剖面上不同位置的微观组织形貌图。附图标记：100：试样200：夹具具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种热模拟试验的试样。根据本专利技术的实施例，参照图1和图4，该热模拟试验的试样100的形状为圆台形。专利技术人发现，由于该试样100在沿圆台形轴线(如图1中虚线ab所示)方向上的不同截面的面积不同(例如，参照图1和图2，P-P’截面S1和Q-Q’截面S2的面积明显不同，且在该试样100沿圆台形轴线ab方向上的任意位置取两个不同的截面，其面积也不同)，因此在利用该试样100进行热模拟试验时，沿圆台形轴线ab方向上的不同截面的温度、应变速率和应变不同，且在该试样100发生热变形以后，该试样100上不同位置的微观组织和机械性能也不同，实现了模拟不同温度、应变速率和应变工况的效果，且可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程，从而提高实验效率，进而实现高通量的热模拟试验技术。根据本专利技术的实施例，该试样100的尺寸并不受特别限制，只要该试样100的形状为圆台形，即可实现模拟不同温度、应变速率和应变工况的效果，且可以用于模拟各种合金材料的受热及变形过程，从而提高实验效率，进而实现高通量的热模拟试验技术的技术效果。换句话说，该圆台形的上底面半径、下底面半径、高度以及母线与下底面之间的夹角等尺寸参数，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择。根据本专利技术的实施例，进一步地，针对不同品牌、不同型号的热模拟试验机，其对于热模拟试验的试样的尺寸参数的要求是不同的，主要原因在于热模拟试验机的夹具的尺寸需要与试样的尺寸相配合，但不同热模拟试验机的夹具的尺寸不同。因此，在利用本专利技术所述的试样进行热模拟试验时，需要根据所采用的热模拟试验机的品牌和型号来进一步选择该试样的尺寸参数。根据本专利技术的实施例，参照图1和图3，所述试样100的目标尺寸参数是通过以下步骤确定的(需要说明的是，此处的目标尺寸参数是指将该试样用于进行热模拟试验时该试样的尺寸参数)：S100：提供所述试样100的预设高度h0，以及所述预设高度h0与所述试样100的上底面半径r1、下底面半径r2之和的预设比值k。根据本专利技术的实施例，前面所述的预设高度h0和预设比值k，均可根据不同品牌、不同型号的热模拟试验机对于热模拟试验的试样的尺寸参数的要求来获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热模拟试验的试样，其特征在于，所述试样的形状为圆台形。

【技术特征摘要】
1.一种热模拟试验的试样，其特征在于，所述试样的形状为圆台形。2.根据权利要求1所述的试样，其特征在于，所述试样的目标尺寸参数是通过以下步骤确定的：提供所述试样的预设高度h0，以及所述试样的上底面半径r1、下底面半径r2之和与所述预设高度h0的预设比值k；将所述试样的母线与下底面之间的夹角θ取一系列不同的数值，根据几何关系，确定所述试样的一系列尺寸参数，以得到一系列具有所述尺寸参数的待分析试样，其中，所述尺寸参数包括所述预设高度h0、所述夹角θ、所述上底面半径r1和所述下底面半径r2；分别将一系列所述待分析试样进行有限元分析，选择热分析通量最高的分析结果对应的所述尺寸参数，作为所述试样的目标尺寸参数。3.根据权利要求2所述的试样，其特征在于，具有所述目标尺寸参数的所述试样适于由所述热模拟试验的夹具所固定。4.根据权利要求3所述的试样，其特征在于，所述预设高度h0为10mm～14mm。5.根据权利要求3或4所述的试样，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄万慧，曾攀，雷丽萍，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11