随着有限元模拟技术和损伤力学的不断发展如何建立合适的热变形开裂准则和避免缺陷的产生已成为缺陷仿真迫切需要解决的难题。本文以热变形极易开裂的Ti40阻燃合金为研究对象以各种室温下适用的开裂准则为基础引入Zener-Hollomon因子对Ti40合金的变形机理及开裂行为进行了系统的研究。主要研究内容和结果如下研究了Ti40合金高温变形过程中变形温度和应变速率对流动应力的影响规律揭示了流动软化和不连续屈服现象的影响因素和机理发现不连续屈服现象与大量可动位错从晶界突然增殖有关。揭示了Ti40合金的高温变形机理。发现变形温度低于950℃以动态回复为主高于950℃发生动态再结晶。动态再结晶的形貌随应变速率的变化而变化应变速率较高时(>1s<'-1>)动态再结晶晶粒呈项链状沿原始β晶界分布沿晶界析出的Ti<,5>Si<,3>颗粒是再结晶晶粒的核心应变速率较低时(<0.1s<'-1>)发生了锯齿状的连续再结晶。

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亚晶形核是其形核的主要机制。研究了Ti40合金的开裂机理。发现低温、高应变速率下变形以45°剪切开裂为主温度较高时以平行于压缩轴方向的纵裂和豆腐渣式开裂为主。V<,2>O<,5>挥发导致接近表面的晶界产生空洞是合金热变形开裂的诱因。揭示了Ti40阻燃合金热变形开裂的临界变形量与变形温度和应变速率的关系。结果表明变形温度越高应变速率越低材料的临界变形量越大。发现变形温度和应变速率的综合作用可用单变量Zener-Hollomon因子来表示且开裂的临界变形量与lnZ呈线性关系从而大大减少试验次数。基于DEFORM3D有限元平台建立了Ti40合金等温热压缩过程的有限元分析模型并对6种典型的室温韧性开裂准则进行了分析比较。发现基于空洞长大聚合的Oyane模型可适用于Ti40阻燃合金高温变形。发现Oyane准则的临界开裂C<,f>值与ImZ值也符合线性关系从而建立了基于Zener-Hollomon因子的Ti40合金热变形开裂准则并获得了验证本文采用熔铸法制备了不同成分的镁合金用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和万能拉伸机等现代分析手段研究了镁合金显微组织与力学性能间的关系和强化机制以及镁合金的高温氧化燃烧行为。在AZ91D镁合金中加入适量锑可使其组织细化网状的Mg17Al12相也细化成短条状同时生成新的强化相Mg3Sb2可使AZ91D镁合金强度提高44MPa。但当锑含量超过0.7时Mg3Sb2相逐渐转化为粗针状导致抗拉强度下降。在稀土阻燃镁合金中随着稀土含量的增加生成的条状铝-稀土相逐渐增加使强度迅速下降。通过在稀土阻燃镁合金中加入一定量的锑减少了条状Al11RE3相的量同时生成颗粒状的锑-稀土相使稀土阻燃镁合金的强度得到提高。镁合金高温氧化破坏形式有两种点状破坏和晶界破坏。高温下晶界上低熔点第二相的熔化是引起晶界破坏的主要因素。稀土阻燃镁合金的抗高温氧化燃烧能力比铸态AZ91D镁合金要强它的燃点比铸态AZ91D镁合金高约70℃。分析认为稀土元素在阻燃镁合金高温氧化不同温度阶段所发挥的作用不同。