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1、Gleeble物理模拟在材料领域的运用 王 青 峰 河北省秦皇岛市河北大街西段河北省秦皇岛市河北大街西段438438号号电话：电话：0335-0335-80747958074795；传真：；传真：0335-0335-80745458074545；邮编：；邮编：066004066004手机：手机：1393356007213933560072；信箱：；信箱：燕山大学材料科学与工程学院提 纲1.什么是Gleeble物理模拟2.Gleeble-3500系统简介 3.Gleeble物理模拟技术在材料领域的运用概述4.Gleeble物理模拟技术在钢铁材料领域的运用5.Gleeble物理模拟技术运用的新进展
2、6.DSI-YSU材料加工Gleeble物理模拟联合实验室什么是Gleeble物理模拟1.借助于模拟装置；2.利用缩小的试样；3.再现受热/受力过程；4.揭示组织与性能的变化规律；5.优化工艺、保证质量。Gleeble-3500系统简介Hi-speed resistant heatingHi-speed compression and tensionAccurate,Dynamic,Flexile,VersatileProvided or self-designed Grips and diesVacuum TankQuenching 物理模拟技术的运用领域 材料基础研究材料性能实验 材料加工
3、过程模拟材料基础研究 固态相变/临界点/等温转变/连续冷却转变 熔化/凝固 加工硬化/软化 形变组织的动静态回复/再结晶 材料热塑性/超塑性 组织细化/超细晶和纳米晶块材 裂纹敏感性 热膨胀与热收缩行为沉淀相粒子行为/析出/粗化/回溶材料热/机械加工性能实验热拉伸性能/高温强度/热塑性/超塑性单轴热压缩性能/流变应力曲线 动静态 CCT/CHT/TTT/PPT/SHCCT 焊接性/裂纹敏感性/淬硬脆断倾向 热机械疲劳平面应变热压缩性能 高温蠕变/应力松驰 平面应变断裂韧性/CTOD 热/机械加工过程模拟 半固态加工 TMCP(轧制、锻造、拉拔)焊接:电弧焊和高能束焊焊接热循环过程、热裂纹敏感性
4、评价、冷裂纹敏感性评价、淬硬脆断倾向评价、焊接工工优化。扩散连接铸造/连铸热处理过程(淬火、正火、退火、回火、临界热处理、循环热处理.)板带退火粉末冶金/固相烧结、液相烧结、热压成型、高压成型.蔓延燃烧合成.热/机械加工过程模拟4.Gleeble物理模拟技术在钢铁材料领域的运用连铸过程模拟 TMCP过程模拟热成形过程焊接过程模拟CCT/SHCCT图建立连铸过程模拟 薄板坯连铸过程模拟连铸过程模拟 铸坯拉矫过程模拟连铸过程模拟 铸坯热塑性试验连铸过程模拟 连铸坯拉矫热塑性曲线连铸过程模拟 连铸工艺图连铸过程模拟 TMCP工艺TMCP过程模拟采用 ISO-T TM 压头的单轴压缩变形Graphit
5、e FoilISO-T TM AnvilsAnvil BaseAnvil BaseSpecimenTempFree SpanSchematic Setup of Isothermal Flow Stress TestingUsing the ISO-TTM AnvilsTMCP过程模拟 单轴压缩均匀变形的实现TMCP过程模拟单轴压缩均匀变形组织10 mm dia.specimen after 60%reduction at 1000oC(x100)TMCP过程模拟单轴压缩多道次变形的实现-液压楔系统TMCP过程模拟单轴压缩多道次变形的实现-常规单元系统TMCP过程模拟 多道次变形模拟的流变应力
6、曲线TMCP过程模拟 TMCP加速冷却的实现TMCP过程模拟 TMCP后的力学性能测试TMCP过程模拟 热塑性试验热成形过程模拟 温度梯度对热塑性的影响 800100012001400020406080100Effect of Thermal Gradient on Reduction of Area 60C/mm 160C/mmReduction of Area(%)Temperature(C)热成形过程模拟 温度梯度对断面收缩率的影响10 mm dia.tensile bar pulled at 50mm/s at 1000C 热成形过程模拟 温度梯度对高温强度的影响01020304050
7、024681012AISI 304 SteelTest Temp:1100CStroke Rate:50mm/s9C/mm72C/mm283C/mmForce(kN)Stroke(mm)热成形过程模拟 温度梯度对高温强度的影响热成形过程模拟 应变诱导裂纹张开（SICOTM）试验热成形过程模拟 SICOTM 试验方法热成形过程模拟 应变诱导开裂Aluminum AlloyAustenitic AlloyNi-base Superalloy10 mm dia.SICO bar 热成形过程模拟 SICO 的临界应变 1.2.热成形过程模拟 SICOTM与 热塑性试验方法的比较热成形过程模拟焊接过程模
8、拟电弧焊焊接热循环过程模拟激光焊焊接热循环过程模拟热裂纹敏感性评价冷裂纹敏感性评价脆断倾向评价焊接工艺优化电弧焊焊接过程模拟焊接热影响区的局部脆性区和热循环过程模拟电弧焊焊接过程模拟热循环曲线的产生-HAZ软件包电弧焊焊接过程模拟HAZ软件包-Rykalin-2D电弧焊焊接过程模拟HAZ软件包-Rykalin-2D电弧焊焊接过程模拟Rykalin-2D生成的系列峰值温度曲线激光焊焊接过程模拟ISO-TTM等温淬火装置和模拟的热循环曲线Water inT.C.Water outWater inWater out焊接过程模拟热裂纹敏感性评价焊接过程模拟冷裂纹敏感性评价最高硬度法铜夹具硬度测定线 热
9、电偶图2.模拟HAZ硬度测试线及温度分布示意图图2.温度分布焊接过程模拟脆断倾向评价和焊接工艺优化CCT/SHCCT图的建立热膨胀试验装置CCT/SHCCT图的建立CCT测试奥氏体化条件CCT/SHCCT图的建立SHCCT测试奥氏体化条件CCT/SHCCT图的建立微分法确定转变点-CCT软件包CCT/SHCCT图的建立CCT/SHCCT图的绘制-CCT软件包Gleeble物理模拟技术运用的新进展超细晶/纳米晶金属块体的制备Accumulative roll bondingHot Die CompressionGleeble物理模拟技术运用的新进展Accumulative roll bondin
10、gGleeble物理模拟技术运用的新进展ARB制备的超细晶粒镁合金Gleeble物理模拟技术运用的新进展ARB制备的纳米晶铁磁性材料Gleeble物理模拟技术运用的新进展Hot Die CompressionGleeble物理模拟技术运用的新进展HDC制备的纳米晶复合永磁块体Gleeble物理模拟技术运用的新进展采用物理模拟与数值模拟开发高性能石油套管Gleeble系统安全提示 液压伺服系统的性能曲线液压伺服系统的性能曲线HYDRAULIC MAXIMUM FORCE vs.STROKE VELOCITY0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0010203040506
11、0708090100RECOMMENDED OPERATING REGIONForce(kN)Stroke Velocity(m/s)DSI-YSU JOINT LABSince 2002metals and alloys structural ceramics super hard materials glasses and polymers composites and othersStrong links to industries by carrying out:Process simulation and quality analysesTraining and technical
12、exchangeR.&D.on new productsInvolved in basic materials studies by dealing with:Controlled Melting/solidification Transformation/PrecipitationRecrystallization/Recovery Work Hardening/Softening Plasticity/Super-plasticityUltra-Fine Grain Materials Bulk Nanometer MaterialsHi-speed R.heatingHi-speed movingGrips and diesVacuum TankQuenching Accurate,Dynamic,Flexile,Versatile.Thanks!