Page 72 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

（三）本构模型的建立方法
1. 实验研究
实验研究是建立高温合金本构模型的基础，通过一系列精心设计的实验，可

以获取高温合金在不同条件下的力学性能数据，为模型的建立提供关键的依据。
热压缩实验是研究高温合金热变形行为的常用实验方法之一。在热压缩实验
中，通常使用 Gleeble 热模拟试验机等设备，将高温合金加工成标准的圆柱试样，
在不同的变形温度、应变速率和变形程度下进行压缩变形。通过设备实时测量并

记录压缩过程中的载荷、位移等数据，经过数据处理后可以得到真实应力 - 应变
曲线。这些曲线直观地反映了高温合金在热变形过程中的力学响应，包括加工硬
化、动态再结晶、软化等现象。在较高温度和较低应变速率下，高温合金可能会
发生明显的动态再结晶，导致应力—应变曲线出现峰值后下降并趋于平稳；而在

较低温度和较高应变速率下，加工硬化效应可能更为显著，应力—应变曲线持续
上升。通过分析不同条件下的应力—应变曲线，可以深入了解变形温度和应变速
率对高温合金流变行为的影响规律，为确定本构模型中的相关参数提供重要信息。
拉伸实验也是获取高温合金力学性能数据的重要实验手段。拉伸实验可以在不同

温度和加载速率下进行，通过测量拉伸过程中的载荷和位移，计算得到材料的屈
服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。这些指标对于评估高温合金在不同
工况下的承载能力和塑性变形能力具有重要意义。在高温拉伸实验中，随着温度
的升高，高温合金的屈服强度和抗拉强度通常会下降，而延伸率会增加，这反映

了温度对材料力学性能的软化作用。通过对比不同温度和加载速率下的拉伸实验
结果，可以研究温度和加载速率对高温合金力学性能的影响趋势，为建立考虑温
度和加载速率效应的本构模型提供实验基础。除了热压缩实验和拉伸实验外，还
可以进行硬度测试、冲击实验、蠕变实验等其他实验。硬度测试可以反映高温合

金的局部抵抗塑性变形的能力，通过测量不同条件下的硬度值，可以了解材料的
硬度随温度、变形程度等因素的变化规律；冲击实验用于研究高温合金在冲击载
荷下的力学性能，评估材料的韧性和抗冲击能力；蠕变实验则专注于研究高温合
金在恒定温度和应力作用下，随时间发生的缓慢塑性变形行为，获取蠕变曲线和

蠕变参数，对于分析高温合金在高温、长期载荷作用下的变形和失效机制至关重
要。这些实验通常需要严格控制实验条件，确保实验数据的准确性和可靠性。绝
热压缩实验中，要精确控制变形温度、应变速率和变形程度，减少实验误差；在

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