研究工作的目的和意义:研究了在低温蠕变条件下,正向和反向标志的预塑性变形对钛合金性能的影响。比较了合金在单轴拉伸和单轴压缩条件下的蠕变行为。
材料和方法:为了描述蠕变,使用了先前提出的方法,该方法基于在指定速度(5个数量级)的宽范围内的总变形速率恒定的条件下测试样品。强化理论的关系包含残余变形的应力(蠕变变形)和残余变形的速度。实验在Instron-8800系列的试验机上进行。
主要结果:结果表明,表征合金低温蠕变的参数和相应的蠕变曲线显著取决于应力标志。蠕变率的计算值和实验值一致。预塑性变形的影响也显著取决于标志:当应变标志发生变化时,蠕变显著增加(类似包申格效应)。为了描述这种现象,已经获得了塑性变形材料的参数。研究了缓慢卸载过程中蠕变变形的存在和使用格斯特纳定律的可能性。
结论:提出将先前用于描述时间因子对钛合金在气候温度下变形的影响的方法用于预变形材料以及当加载的标志发生变化的情况。实验蠕变曲线与计算的曲线一致。
在气候温度条件下使用的钛合金中,力和位移之间的耦合规律可能与时间有关。这种依赖性主要表现在:在恒定载荷下,变形并不会保持不变,而是会随着时间的推移而增大,如果载荷施加的时间足够长,变形值可能会高得令人无法接受。与弹性和塑性不同,蠕变研究涉及将在实验室条件下从样品上获得的数据推断到实际结构上,而实际结构的运行时间非常长。GOST 3248-81《蠕变试验方法》引入了条件蠕变极限的概念,它是在单轴拉伸条件下,根据给定的时间基准和给定的残余应变(蠕变应变)确定的。近年来,有一些已发表的工作中,建议在实验研究的基础上获得蠕变的分析依赖性,而不需要投入如此大量的时间。克雷洛夫国家科学中心开发了一种评估时间对金属材料弹塑性变形影响的方法,特别是可以评估材料的蠕变倾向。利用这种方法获得了大量的实验数据,并与标准蠕变试验的结果取得了良好的一致性。与标准蠕变测试方法相比,所拟定的方法所需的时间、试样数量和实验装置都大大减少。低温蠕变是根据恒定总应变速率测试条件下获得的实验结果进行评估的,而不是蠕变条件下。蠕变是根据强化理论描述的,该理论基于以下假设:应力 σ(t)、残余应变(蠕变应变)
及其速率(以下所有应力均以 MPa 为单位,时间以秒为单位)之间存在一定的依赖关系。单轴加载情况下的指定依赖关系取值为:参数 A1、A2、A3 是通过大范围应变速率变化试验确定的。在本文中,我们获得了时间因素对单轴压缩下钛合金弹塑性特性影响的实验数据,并展示了时间因素是如何根据应力的符号表现出来的。试验是在 “Instron-8804”试验机上对工作部件初始直径 d0 = 10mm的 5 倍和 2.5 倍圆柱形试样进行的。在个人电脑控制的硬盘上离散记录应力 σ 和纵向应变 εsum值。为了测量εsum的纵向变形,使用Instron引伸计,№2620-603,测量底座为50和25mm,工作行程为±1mm(2和4%)。试验是在单轴拉伸和单轴压缩条件下,以3.33×10-8~3.33×10-4s-1的恒定总应变率进行的。总应变 εsum(t) 的扫描间隔为 1×10-4= 0.01%,对应的时间扫描间隔为 Δt = 3000;300;30;3 和 0.3s。载荷和总应变测量的相对误差不超过参数测量值的±0.5。使用公式 εost(t) = εsum(t) - σ(t)/E(E为正常弹性模量)确定每个扫描点的残余应变。