本发明专利技术公开了一种预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的方法，其方法的步骤包括：(1)通过高温压缩实验，获得镍基合金的真应力-真应变数据；(2)建立预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型；(3)根据高温压缩实验的变形条件和镍基合金的真应力-真应变数据，确定镍基合金的屈服应力和变形温度、应变速率、初始晶粒尺寸之间的关系，确定镍基合金中由位错密度引起的应力与位错密度之间的关系；(4)利用数值差分原理、迭代累加等方法，预测任意变形条件下的镍基合金加工硬化和动态回复行为。本发明专利技术方法可快速地准确地预测镍基合金的加工硬化和动态回复行为，对合理制定镍基合金热加工工艺有重要的技术指导意义。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利技术属于镶基合金加工工程
，设及一种预测镶基合金加工硬化和动态 回复行为的方法。
技术介绍
： 在镶基合金热加工过程中，镶基合金的热变形过程通常可W分为弹性变形和塑性 变形两个阶段。镶基合金的弹性变形阶段通常可W通过胡克定律准确描述。当外加载荷 超过了镶基合金的屈服应力，在宏观尺度上表现为镶基合金的塑性变形开始发生，在微观 尺度上表现为镶基合金内部的位错运动过程。由于位错的产生和增殖导致的加工硬化行 为，进一步促进了镶基合金真应力的增加；随着变形程度的增加，空位逐步扩散，位错滑移 和攀移引起的位错相消和位错重排的动态回复过程开始发生。研究表明镶基合金的加工硬 化和动态回复行为极为复杂，显著受到变形温度，应变速率和应变等热变形参数的综合影 响。加工硬化和动态回复作为镶基合金热变形过程中的两种典型机制，众多学者开展了大 量实验和理论研究工作，专利技术了多种预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的方法。其中， Arrhenius模型、Cingara模型及相关修正模型能够准确描述恒温恒应变速率等理想热变 形状态下的镶基合金加工硬化和动态回复行为，但难W推广应用到具有时变变形特征的工 业实际热加工过程。在文章《Analysis of化6 work-hardening behavior of C-Mn steels deformed under hot-working conditions》（作者；E.S. Puchi-Cabrera，M. H. Staia， J.D.Gu紅in, 2013 (51)《International Journal of Plasticity》）中，作者从宏观热变形 参数的角度提出了一种预测时变变形条件下的C-Mn钢加工硬化行为的数学模型。然而国 内外尚无见到过基于镶基合金热变形物理机理，提出能够预测任意变形条件下镶基合金加 工硬化和动态回复行为的方法。 因此，本专利技术从镶基合金热变形物理机理出发，专利技术了一种能够预测任意变形条 件下镶基合金加工硬化和动态回复行为的方法，W解决现有预测方法应用范围狭窄，难W 实现工程应用的弊端。该方法的专利技术和推广应用对合理制定镶基合金热加工工艺有重要的 技术指导意义。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于提供一种预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的方法，解决 了现有预测方法应用范围狭窄，难W工程推广的弊端，对合理制定镶基合金热加工工艺有 重要的技术指导意义。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是；一种预测镶基合金加工硬化和动态 回复行为的方法。该方法的具体步骤为： 步骤1 ;在变形温度为900°C~1100°C和应变速率为0. 0005s4~10s的热变形 条件下，对初始晶粒尺寸为20 y m~90 y m的镶基合金进行高温压缩实验，获得镶基合金的 真应力-真应变数据； 步骤2;建立预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型： 其中Oy为屈服应力，0 i为位错密度引起的应力，M为泰勒系数，a为位错交互 作用常数，y为材料剪切模量，b为柏氏矢量，R为统一气体常数，Pi为位错密度，A为位错 密度演变速率，la日fy分别为加工硬化系数和动态回复系数；A y、A,、AY、my、nv、mY、ny、rvrv 9,、9，和9、均为材料参数； 步骤3 ;根据高温压缩实验的变形条件和镶基合金的真应力-真应变数据，建立镶 基合金的屈服应力0 y和变温温度T、应变速率是、初始晶粒尺寸d。之间的关系，即InCy -In^， In0y-l/T和In。y-lnd。关系图，并通过线性拟合的方法确定材料参数Ay、niy、riy和Qy的具 体数值； 利用数值差分原理，将与任意小应变增量A e引起的位错密度增量A Pt和应力 增量A 0分别表示为编 写迭代累加算法程序，嵌入数值模拟软件，结合镶基合金的真应力-真应变数据，进行优化 求解，确定预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型中的材料参数A，、Ay、m，、nv、 n,、Dv、Qw和Q V的具体数值； 步骤4 ;把步骤3确定的材料参数代入步骤2建立的预测镶基合金加工硬化和动 态回复行为的数学模型，利用数值差分原理，编写迭代累加算法程序，嵌入数值模拟软件， 实现热变形参数及受热变形参数影响的材料参数在任意迭代步的更新，进而预测任意变形 条件下镶基合金的加工硬化和动态回复行为，其中热变形参数包括变形温度和应变速率， 受热变形参数影响的材料参数包括屈服应力0 y，加工硬化系数k，和动态回复系数fy。 本专利技术通过镶基合金高温压缩实验，在位错密度理论模型基础上，建立了预测一 种镶基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型，充分考虑了实时变形条件对镶基合金热 变形行为的影响，实现了对时变变形条件下镶基合金加工硬化和动态回复行为的快速准确 预测。 本专利技术的有益效果为：本专利技术充分考虑了实时变形条件对镶基合金热变形行为的 影响，实现了对时变变形条件下镶基合金加工硬化和动态回复行为的快速准确预测，能够 推广应用到时变变形的工业实际热加工过程中，解决了现有预测方法应用范围狭窄，难W 实现工程应用的弊端。该方法的专利技术和推广应用对合理制定镶基合金热加工工艺有重要意 义。【附图说明】：[001引 图1 In0y与In曰关系图[001引图2 InOy与1/T关系图 图3 Inoy与Ind。关系图 图4恒温恒应变速率条件下GH4169合金加工硬化和动态回复行为的预测结果 图5时变变形条件下GH4169合金加工硬化和动态回复行为的预测结果【具体实施方式】： 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。 本专利技术是一种预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的方法，下面WGH4169合 金（典型镶基合金）的加工硬化和动态回复行为的预测为例，详细介绍本专利技术设及的预测 方法的具体实施细节，其方法包括：[002引步骤1;对GH4169合金进行高温压缩实验，初始晶粒尺寸分别为75 y m、48 y m和 33^111，变形温度分别为920^、950^、980^、1010^和1040^，应变速率分别为0.0013^1、 0. 01s-1、0.1 s-嘴 Is-1，应变量为 1. 2。 步骤2 ;建立预测镶基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型：其中Oy为屈服应力，0 t为位错密度演变引起的应力；R为统一气体常数 巧.314Jm〇riri) ;M为泰勒系数，等于3. 06 ; a为位错交互作用常数，等于0. 3 ; y为材料 剪切模量，与温度显著相关，与温度T的关系可W表示为y = 86. 94-0. 027T;b为柏氏矢量 (2. 54X ; P i为位错密度，初始状态位错密度假定为1 X 10 Unr2; A为位错密度演变速 率；k，和fv分别为加工硬化系数和动态回复系数；Ay、A，、Av、my、m，、mv、ny、n，、nv、Qy、Q，和Qv 均为材料参数； 步骤3 ;利用高温压缩当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的方法，其特征在于：充分考虑了实时变形条件对镍基合金热变形行为的影响，基于位错密度理论，提出了一种预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型，实现了对任意变形条件下镍基合金加工硬化和动态回复行为的快速准确预测，该方法包括以下步骤：步骤1：在变形温度为900℃～1100℃和应变速率为0.0005s‑1～10s‑1的热变形条件下，对初始晶粒尺寸为20μm～90μm的镍基合金进行高温压缩实验，获得镍基合金的真应力‑真应变数据；步骤2：建立预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型：σ=σy+σiσy=Ayd0my(ϵ·exp(Qy/RT))nyσi=Mαμbρiρ·i=M(ρi/kw+1/d0)ϵ·/b-fvρiϵ·kw=Awd0mw(ϵ·exp(Qw/RT))nwfv=Avd0mv(ϵ·exp(Qv/RT))nv]]>其中σy为屈服应力，σi为位错密度引起的应力，M为泰勒系数，α为位错交互作用常数，μ为材料剪切模量，b为柏氏矢量，R为统一气体常数，ρi为位错密度，为位错密度演变速率，kw和fv分别为加工硬化系数和动态回复系数；Ay、Aw、Av、my、mw、mv、ny、nw、nv、Qy、Qw和Qv均为材料参数；步骤3：根据高温压缩实验的变形条件和镍基合金的真应力‑真应变数据，建立镍基合金的屈服应力σy和变温温度T、应变速率初始晶粒尺寸d0之间的关系，即lnσy‑1/T和lnσy‑ln d0关系图，并通过线性拟合的方法确定材料参数Ay、my、ny和Qy的具体数值；利用数值差分原理，将与任意小应变增量Δε引起的位错密度增量Δρi和应力增量Δσ分别表示为和Δσ＝(αM μbρi‑1/2)Δρi/2，编写迭代累加算法程序，嵌入数值模拟软件，结合镍基合金的真应力‑真应变数据，进行优化求解，确定预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型中的材料参数Aw、Av、mw、mv、nw、nv、Qw和Qv的具体数值；步骤4：把步骤3确定的材料参数代入步骤2建立的预测镍基合金加工硬化和动态回复行为的数学模型，利用数值差分原理，编写迭代累加算法程序，嵌入数值模拟软件，实现热变形参数及受热变形参数影响的材料参数在任意迭代步的更新，进而预测任意变形条件下镍基合金的加工硬化和动态回复行为，其中热变形参数包括变形温度和应变速率，受热变形参数影响的材料参数包括屈服应力σy，加工硬化系数kw和动态回复系数fv。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔺永诚，温东旭，陈明松，陈小敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。