文摘
钛合金是许多工程应用的主要材料之一。它一直推荐组件在汽车发动机、电力行业,生物医药产业,和更多的应用程序。这是由于材料的独特性能具有良好的强度和耐蚀性。然而,这是非常具有挑战性的处理Ti-based材料制造业在不损害冶金质量。因此,试图研究CP-Ti材料的可变形性通过ball-punch测试代表压力,压力,和成形性限制在机械负荷和塑性变形。ASTM E643标准后进行的实验是研究材料的行为。8.69毫米的最大拔火罐达到一个高度,拆在末日的高峰期。分离已经引起粮食分离由于拉伸加载。相同的条件是用来模拟PAM邮票™软件和最大拔火罐高度达到8.48毫米。不同的是0.21毫米。 The results are interesting with similar observations and found acceptable to study the deformation.
1。介绍
在过去的二十年里,对钛合金的需求,其研究发现增加汽车组件,生物医学工程,和食品加工行业1- - - - - -3]。这些合金推荐结构工程和承载系统,广泛用作生物替代材料组件。钛合金提供最佳性能在汽车组件受到极端负载/悬挂系统。尤其是结构组件应该有高的抗腐蚀性、良好的礼节,较低的高强度模量来维持可靠的服务周期结构的开发(4]。文学是可以讨论一下处理的钛合金5]。一般来说,钛合金广泛应用于航空喷气发动机组件使压缩机盘,末日风机,风机叶片。它应具备高强度较低体重,减少疲劳和蠕变故障(6]。江黄调查和报道谷物替换对钛合金机械成形的影响。通过机械装载在处理材料,合金的晶体结构随工艺条件。商业纯钛(CP Ti) HCP(六角密集)低于800°C和BCC结构(体心立方)超过800°C的温度(7]。CP Ti展品低弹性模量有限的塑料凹陷而变形。与CP-Ti合金工作时,与孪生变形结构揭示了影响由于强度差比例对方向形成的8]。然而,研究可变形性及其过程尚未探索为钛合金。据报道,钛及其合金的塑性变形在房间发现困难9]。Ti和Ti-based合金诱导产生加工硬化(迅速)和应变导致失败而冷加工(机械加载和在室温下变形)9,10]。以后,需要详细研究变形及其在机械加工成型性能。
在这项研究中,研究都集中在机械负荷,塑料可变形性,结构分析的商业纯钛(CP-Ti)合金。ball-punch变形测试进行Cp-Ti合金预测及其应变在拉深的成形性限制。从分析埃里克森号码、峰值负载、可变形性,盛名,其应变计算11,12]。为了减少材料浪费、流程时间,和成本因素,通过虚拟执行实验系统,并通过实时工具验证最优结果。PAM邮票™是商用仿真包用于研究工程材料的变形(13,14]。材料的成形性和可变形性压力的主要组件是拔火罐等测试。验证ball-punch分析和有限元模拟的结果是鼓舞人心的最近研究情况15,16]。突出研究的艺术是没有研究报道Ti的机械变形合金通过与PAM邮票™ball-punch变形测试和模拟软件。因此,试图研究工业纯钛的可变形性合金通过与PAM邮票™ball-punch变形测试和模拟软件。
2。材料和方法
选择商业纯钛(Cp-Ti)合金作为测试材料。提名组成和测试样品的物理维度表1。样品与丙酮清洗脱脂,确保样品准备调查。调查执行ball-punch(埃氏拔火罐等)测试(表和带金属检测机模型111)ASTM标准程序后E643(相当于ISO 20482)。CP-Ti合金的可变形性是研究使用相同ball-punch测试仪和与PAM邮票™仿真软件模拟。的图示表示ball-punch测试和研究计划如图1。机械试验参数和ball-punch仪器给出的规格表2。图2显示了ball-punch死后安排的细节素描ASTM标准。
成形极限图的评估取决于轴向应变引起的长轴和短轴。另外,杯子的尺寸用于变形被认为是一个因素。也是基于产生的拉力测试结果测试狗骨头状标本和细节表3。盛名的基本素描与不同区域如图3。
方程(1)代表的数学关系用于研究材料的屈服/断裂点下拔火罐过程(17]:
它被认为是一种各向异性材料在标准常量。在替换标准的细节,进一步给出了相关方程
上述方程Krupkowsky相关法律。这是染色组件及其系数直接相关。
力学边界条件获得了PAM邮票TM修复空白持有人和死亡是固定的(自由度);然后,穿孔可以缩进CP-Ti表上Z方向,直到出现裂纹。
3所示。结果与讨论
CP-Ti合金的可变形性执行按照ASTM标准和结果讨论了关于宏观(视觉)分析、微观分析、模拟分析和盛名的情节。机械变形的照片形象CP-Ti示例如图4。顶部的厄运,材料在拔火罐发现拉伸变形,厚度减少了。金属原子的作用,诱导由于拉伸加载和分离发生。这是一个行动滑动的金属原子对机械力和所谓的下滑。在连续加载,下滑劝说金属变薄开裂和开裂发生的元素。为了更好的说明,金属的traction-separation如图5。身体明显,断裂的形式是典型的线性traction-separation响应。分析了裂纹扩展的断裂的样本,并在两个条件。垂直方向的裂纹开始的,它取决于试样厚度和最大主应力准则。在连续加载(在拉伸加载),沿裂纹表面连续分离被注意到。当刚度(δ)材料的裂纹刚度大于(δο),牵引发生。牵引是一种塑性变形材料的协调(multidirection)诱导由于机械力。据报道,厄运断裂和裂纹扩展依赖于材料属性(18]。
(一)
(b)
此外,微观结构分析是对骨折进行样品。CP-Ti材料微观结构的机械负荷前后记录下高端金相显微镜和显示在图6。很明显,CP-Ti材料用于机械负荷(ball-punch变形测试)是有奥氏体结构。在同一机械负荷,CP-Ti材料变形和裂纹。附近的显微组织观察到分离(裂纹)确定变形晶粒结构。它也引起机械之间的分离谷物牵引。裂缝的速度取决于ball-punch负载涂料和材料厚度。在加载过程中,材料进一步倾向于机械应变和加载将导致材料开裂。这叫做撕裂由于张力负荷和变形材料不同的政权。
(一)
(b)
在冶金和机械观察延续CP-Ti变形,有限元分析。研究应力和应变速率对变形材料,可变形性图预测通过PAM邮票™数值分析软件使用。相同载荷条件下,应力和应变诱导的材料模拟ball-punch(拔火罐)测试。材料的可变形性将指示的主要问题如皱纹、伸展、表面波度和成形性不足的分析。图7说明了盛名应变由仿真结果图绘制,为更好地理解定位分在不同的政权。材料的可变形性率的记录分析,据报道关于轴坐标。结果是小应变横坐标(x垂直轴(坐标)和主要压力y协调)。从测试拔火罐,断裂带变形区与黑点表示。可变形性的变化表示不同颜色标志。材料的变形是可视化照片中的形象(数字4和5)。图8显示了模拟ball-punch变形区和应变分布区域。很清楚确认圆形的中心地区最大应变和盛名的速度记录图。插图显示了最大拔火罐高度产生的模拟。虽然比较结果与标准盛名边界,CP-Ti材料容易一些应变点高于基勒线指示材料失败由于撕裂。周围没有斑点皱纹或好线区域。安全之间的测试材料有一个很大的现货和基勒线指示的条件是在安全的条件下。因此,材料变形的数值分析和撕裂了类似的实验数据。
推理在应变发展:仿真也进行研究开发在同一过程的压力。图9图显示了盛名的应力集中在ball-punch CP-Ti材料测试。确定的斑点是非常接近基勒线指示材料开发的压力而失败。在冲压过程中,应变发现了并继续表面撕裂厄运的顶部。在同一地区,盛名图表明,压力一直在聚合基勒与密集的斑点。图10显示变形区域的应力分布ball-punch测试样品结果通过PAM邮票™仿真软件。红色表示最大应力诱导的顶部杯厄运,发现兼职地区减少样本的不同颜色的表示。正如上面所讨论的,牵引和分离在拉伸剪切测试样本观测与模拟结果证实。从实验分析和仿真方法,拔火罐高度测量变形材料的比较。三组在相同的测试条件下进行了实验和仿真进行了三次重复性。的平均结果分析列在下表中4。拔火罐的平均高度变形材料的实验和模拟8.69毫米和8.48毫米,分别。杯子的不同实验和仿真的高度为0.21毫米。它指定的成形性值是类似的测试。因此,可以使用相同的过程来研究CP-Ti材料的变形与变奏部分和材料组成。
4所示。结论
研究了试验研究通过ASTM E643 ball-punch CP-Ti材料变形试验。此外,调查的结果与相同的仿真实验中执行PAM邮票TM仿真软件。已经证实,CP-Ti合金是完美的在机械负荷下变形。在加载过程中,发现的最大高度拔火罐8.69毫米在物理设置和表面裂缝的顶端。杯子的不同实验和仿真的高度为0.21毫米。骨折是注意到垂直于ball-punch轴拉伸载荷。连续拉伸载荷引起的颗粒互相分离,导致附属层变得脆弱。在变形应力应变发展的速度被发现聚合在厄运。相同的仿真方案已经确认,和盛名图绘制。实现了从机械和虚拟分析结果比较相似。因此,该技术可以支持学习材料的行为使用ball-punch变形不同部分和相当的报告材料的质量。 [19].
数据可用性
没有数据被用来支持这个研究的发现。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢MIDHANI管理提供商业纯钛(CP-Ti)材料研究工作。