一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，该方法包括以下步骤：一、将金属在动态载荷条件下进行压缩，得到σ和ε数据；二、将σ和ε数据绘制曲线，得到σ‑ε曲线；三、将σ‑ε曲线求导，得到θ‑σ曲线；四、将θ‑σ曲线对σ求偏导，得到

A method to determine the critical stress of recrystallization in low speed deformation of metals

【技术实现步骤摘要】
一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法
本专利技术属于金属再结晶临界条件测定
，具体涉及一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法。
技术介绍
金属在热变形时，在一定的变形条件下，发生再结晶形核和晶核的长大的过程称为动态再结晶。由于材料可以通过动态再结晶使晶粒细化从而达到改善材料加工性能的目的，因此动态再结晶在热变形中能够起到至关重要的作用。动态再结晶发生取决于变形金属位错累积。位错密度受热变形过程中两个竞争过程控制：一方面位错密度不断升高，造成材料的加工硬化；另一方面，由于塑性变形是在高温下进行，变形过程所产生的一部分位错通过交滑移和攀移与异号位错相互抵消，造成动态回复。随着变形量的增加，位错密度不断增大，使得位错消失的速度也不断增大，加工硬化速率减缓，直至变形储存能达到发生动态再结晶所需要的临界值为止。当变形储存能达到临界值时，变形晶粒将发生重新形核并且长大，即发生动态再结晶过程。作为实现组织细化的一种有效手段，动态再结晶在提高材料性能方面具有广泛的应用前景，有些已在实际生产中获得应用。动态再结晶一般发生于峰值应力前，但临界应力或应变并没有明显外在特征，因此很难从流变曲线上判断动态再结晶何时发生。虽然可以通过金属材料热加工过程的组织变化来判断，但该方法耗时较长、经济成本高，而且冷却后的微观组织的改变也使金相分析更加困难。目前已公开的学术论文或者专利中，专利技术专利CN201811110795.6提出先通过应力应变曲线获得金属的峰值应变，然后通过公式εc＝(0.60～0.85)εp进行计算可得到金属的动态再结晶临界应变，但由于不同金属的动态再结晶性能差别较大，若用经验公式计算再结晶临界应变，难免会与实际出现偏差，但实际上，每种金属都有自己的特性，无法通过该公式得到准确的再结晶临界应力值；《BFe10-1.6-1动态再结晶临界应变行为研究》与《基于新加工硬化率方法的AZ80镁合金动态再结晶临界条件》提出先建立金属不同变形条件下的lnθ-ε曲线，将该曲线加工硬化部分做三次拟合，之后找出拟合曲线上的拐点，即为该变形条件下的动态再结晶临界应变点，该方法能较精确的确定金属动态再结晶临界条件，但在对加工硬化曲线进行拟合时，拟合曲线与实际曲线均会有一定误差，这就会造成计算获得的临界应变出现偏差。另外，金属动态再结晶是一个由变形金属位错累积引起的热加工行为。位错的累积在应力应变曲线中表现为应力的上升。当金属内部位错达到一定程度时，金属发生动态再结晶。因此获得实际曲线的再结晶临界应力作为再结晶发生的临界条件更具有实际意义。因此进行该方面的研究是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法。该方法通过物理实验与模拟计算相结合的方法确定了动态载荷条件下金属低速变形再结晶临界应力，精确得到了动态载荷条件下的金属低速变形再结晶的临界应变，方法简单，无需繁复的公式迭代，适用于大多数金属的低速变形再结晶临界应力的确定。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属在动态载荷条件下进行低速压缩处理，得到金属塑性变形过程中的真应力σ和真应变ε数据；所述低速为应变速率不大于0.1s-1；步骤二、将步骤一中得到的真应力σ和真应变ε数据以真应力σ为纵坐标，以真应变ε为横坐标进行绘制曲线处理，得到σ-ε曲线；步骤三、将步骤二中得到的σ-ε曲线根据θ＝dσ/dε进行求导处理，得到θ-σ曲线，其中，θ为加工硬化率；步骤四、将步骤三中得到的θ-σ曲线对进行σ求偏导处理，得到曲线，曲线纵坐标方向的最小值对应的横坐标为lnσc，其中，σc为低速变形再结晶临界应力。上述的一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，其特征在于，步骤一中所述动态载荷条件为：温度和应变速率，所述压缩处理的过程为：采用Gleeble试验机对金属进行变形量为60％的压缩处理。本专利技术采用温度和应变速率作为动态载荷条件，实现了在动态载荷条件下金属的低速变形再结晶临界应力的确定，从而得到了动态载荷条件下金属材料的力学性能，本专利技术采用Gleeble试验机对金属进行变形量为60％的压缩处理，实现了温度和应变速率的精确控制，保证了金属具有合适的变形量，真应力σ和真应变ε数据的获得，避免了因变形量过小，金属再结晶程度小，无法计算低速变形再结晶临界应力和因变形量过大，金属变形容易失稳的缺点。上述的一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，其特征在于，将步骤四中所述的低速变形再结晶临界应力σc代入步骤二中得到的σ-ε曲线，得到对应的低速变形再结晶临界应变εc。本专利技术得到的低速变形再结晶临界应变εc与步骤二中σ-ε曲线纵坐标方向的最大值对应的横坐标为低速变形再结晶峰值应变εp，满足经验公式εc＝(0.60～0.85)εp，验证了得到的低速变形再结晶临界应力的准确性。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术通过对金属在动态载荷条件下进行压缩处理得到真应力σ和真应变ε数据，然后通过模拟计算方法得到金属低速变形再结晶临界应力，从而精确得到动态载荷条件下低速变形再结晶临界应变与低速变形再结晶峰值应变的关系；本专利技术通过物理实验与模拟计算相结合的方法确定了金属低速变形再结晶临界应力，避免了使用经验公式进行低速变形再结晶临界应力估算导致的结果不准确的问题，对分析金属动态再结晶过程和金属再结晶发生的临界条件提供了新方法。2、本专利技术给出的金属低速变形再结晶临界应力的确定方法操作简单，易于实现，仅需通过采用Gleeble试验机对金属在动态载荷条件下进行低速压缩处理，然后进行模拟计算，在后续模拟计算时，无需繁复的公式迭代，且适用于大多数金属的低速变形再结晶临界应力的确定，实用性强，易于推广。3、本专利技术避免了实验及生产带来的时间耗费和成品耗费等造成的损失，从而节约了产品开发时间，降低了开发成本。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1是本专利技术实施例1得到的σ-ε曲线图。图2是本专利技术实施例1得到的θ-σ曲线图。图3是本专利技术实施例1得到的曲线图。图4是将本专利技术实施例1得到的低速变形再结晶临界应力带入σ-ε曲线得到的低速变形再结晶临界应变和σ-ε曲线的低速变形再结晶峰值应变图。图5是本专利技术实施例2得到的σ-ε曲线图。图6是本专利技术实施例2得到的θ-σ曲线图。图7是本专利技术实施例2得到的曲线图。图8是将本专利技术实施例2得到的低速变形再结晶临界应力带入σ-ε曲线得到的低速变形再结晶临界应变和σ-ε曲线的低速变形再结晶峰值应变图。具体实施方式实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、将Ti2AlNb合金采用Gleeble试验机在动态载荷条件下进行变形量为60％的低速压缩处理，得到Ti2AlNb合金塑性变形过程中的真应力σ和真应变ε数据；所述动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、将金属在动态载荷条件下进行低速压缩处理，得到金属塑性变形过程中的真应力σ和真应变ε数据；所述低速为应变速率不大于0.1s

【技术特征摘要】
1.一种金属低速变形再结晶临界应力的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将金属在动态载荷条件下进行低速压缩处理，得到金属塑性变形过程中的真应力σ和真应变ε数据；所述低速为应变速率不大于0.1s-1；
步骤二、将步骤一中得到的真应力σ和真应变ε数据以真应力σ为纵坐标，以真应变ε为横坐标进行绘制曲线处理，得到σ-ε曲线；
步骤三、将步骤二中得到的σ-ε曲线根据θ＝dσ/dε进行求导处理，得到θ-σ曲线，其中，θ为加工硬化率；
步骤四、将步骤三中得到的θ-σ曲线对进行σ求偏导处理，得到曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张菁丽，张永强，辛社伟，潘浩，周伟，郭萍，侯红苗，刘东旭，贾国玉，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61