【正文】 n1的計算、的值。下面計算A、Q、α、n等參數(shù)。由（）式可以推出； ()根據(jù)雙曲正弦函數(shù)的定義（），可以推導出雙曲正弦的反函數(shù)的式為； （）通過式（）（）的推導，可以將流變應力表達為應變速度和變形溫度之間的函數(shù)[1012]； （） 由式（）（）可知，只需知道A、Q、α、n等參數(shù)的值就可以求出材料在任意變形溫度和變形條件下的流變應力。它在低應力和高應力情況下可以分別有不同的表達式[712]； 在低應力情況下 （） 在高應力情況下 （）Zener和Hollomon共同提出了Zener—Hollomon參數(shù)Z，并用試驗驗證了Z參數(shù)可以用來反映變形速率與和變形溫度對流變應力的綜合影響；其物理意義是溫度補償變形速率因子。 大量的試驗表明式（）能夠更好地描述一般熱加工變形（壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)、擠壓）。n——應力指數(shù)，并且可以求得。金屬材料在熱變形過程中，在一定的條件下的穩(wěn)態(tài)流變應力的大小取決于相應的變形速率和變形溫度，在一般情況下可以用下列三個方程來描述變形速率、變形溫度T、與流變應力之間的關系[12]；在低應力情況下（＜） （） 在高應力情況下（＞） （） 在所有應力情況下 （）在述三個式中均為常數(shù)，與溫度無關。這是因為在同一變形溫度下，變形速率大時會引起試樣內(nèi)部位錯密度的增加，就使得流變應力隨著應變的增加而增大[710]。 變形溫度與變形速率對流變應力的影響 變形速率對流變應力的影響：、如試樣在變形溫度T=400℃、變形速率=、 s1 s10 s1條件下的流變應力分別67 MPa、85 MPa、107 MPa、130 MPa。變形溫度對流變應力的影響：、鋁鋰合金的流變應力隨著變形溫度的增加而降低，如試樣在變形速率==300℃、350℃、400℃、450℃、500℃條件下的流變應力分別為193 MPa、97 MPa、67 MPa、54 MPa、44 MPa。在壓縮熱變形初始階段，由于外加力的作用使得位錯密度增加、位錯間的交叉作用增加,加大了位錯的運動阻力，而動態(tài)回復與動態(tài)再結(jié)晶引起的軟化作用不足以克服位錯增加帶來的硬化，在穩(wěn)態(tài)階段之前都是加工硬化作用占主導地位，所以試樣的流變應力會隨著變形程度的增加而急劇上升。如在變形溫度為500℃、試樣的流變應力一直維持44MPa左右。取試樣在=。在高溫壓縮變形過程中，變形量很大時由于擠壓力較大以至于潤滑劑難以鋪展開，潤滑效果不理想。從四個圖中可以看出試驗開始階段在同一的變形溫度與變形速率條件下，真應力隨著真應變的增加而增加，之后便趨于穩(wěn)定，進入穩(wěn)態(tài)階段。（5）依次點擊Plot——line——spline。 （3）將真應力、真應變值導入Origin軟件中。試驗后可獲得的大量數(shù)據(jù)儲存在Gleeble 1500熱模擬機內(nèi)的計算機上，但是輸出后的數(shù)據(jù)是力（Force/Kg）、位移(Stroke/mm)而不是真應力、真應變，還不能直接導入Origin軟件進行繪圖，因此數(shù)據(jù)須進一步處理才能用于繪圖[11]，繪圖步驟如下：（1）將試驗得到的數(shù)據(jù)導入到Excel中。試驗過程中在試樣上安裝應變傳感器（縱向延伸計），實時測量試樣在壓縮過程中長度方向的變化。它可以定量的描述金屬材料在塑性變形過程中加工硬化的增長趨勢，可以為金屬材料加工中變形力的計算、應力—應變分析提供參考。strain 均勻化前 均勻化后 真應變應力曲線 真應力應變曲線（true這都會降低合金的強度、塑性和韌性。第3章 試驗結(jié)果 原始組織觀察，可見鑄態(tài)組織中存在明顯的枝晶組織，晶粒尺寸大約為60μm。腐蝕前要先用水或者酒精清洗，腐蝕時間也根據(jù)具體材料有所差別從幾秒到十幾分鐘不同。拋光前用水清洗防止帶入砂紙顆粒磨損試樣。（3） 拋光，拋光是為了使表面更加光亮。試驗步驟：（1） 取樣，取樣要根據(jù)材料本身特性、加工工藝等特點來取樣，要能代表材料的組織特性達到試驗目的。均勻化前后的組織可以通過金相試驗來觀察。這些因素會使合金在加工性能變差。 （14）關臺式計算機一關主機上的電源閘一關總閘。 （12）試驗結(jié)束后將數(shù)據(jù)存儲到相應的目錄下。無問題后，單擊程序表上部的“啟動符號”，手動控制柜上的Run，試驗開始。 （9）如果試驗需要在真空環(huán)境中進行，就需要開啟真空系統(tǒng)，試驗完后須關閉真空系統(tǒng)。 （7）高溫壓縮工藝進行編程。 （6）進入Quiksim編程狀態(tài)。 （4）觀察控制柜上的“安全顯示”按鈕(顯示燈為綠色時，說明控制系統(tǒng)件工作正常)。 （2）打開總電源。在試樣兩端開凹槽以存儲潤滑劑（75％石墨+20％機油+5％硝酸三甲苯脂）來減少摩擦力對應力狀態(tài)的影響。然后在520℃下對鑄錠進行24小時保溫進行均勻化處理。試驗結(jié)束后，試驗的原始數(shù)據(jù)自動裝入Origin軟件中，試驗人員可對數(shù)據(jù)進行下一步處理[711]。控制柜中的微機處理器與編程計算機通過網(wǎng)線交換信息，一方面，可以通過在臺式計算機上的Quiksim軟件中進行簡單的表格式編程來模擬試驗的基本工藝過程。最快可以達到1000mm/s的移動速度。冷卻速度由沿試樣軸向的熱傳導來控制，它用閉環(huán)控制實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測與控制，是動態(tài)熱模擬的理想系統(tǒng)。 Gleeble1500結(jié)構(gòu)方框圖（1）熱控制系統(tǒng)Gleeble1500該機采用電阻加熱系統(tǒng)（通過低頻電流加熱試樣），℃／s到10000℃／s。進行熱模擬試驗時試驗過程全部由計算機控制，但是如有需要也可以用手工控試驗進程，Gleeble動態(tài)熱力學模擬試驗機能模擬各種熱力學過程，是一種理想的動態(tài)試驗機，受到了各國研究人員的青睞，因此也有人也稱它為熱力學材料試驗機。現(xiàn)在經(jīng)過近幾十年的不斷修改與完善，已經(jīng)發(fā)成展為由計算機控制的電液伺服閉環(huán)系統(tǒng)。 Gleeble1500 介紹在最近幾十年，隨著熱力學模擬技術(shù)的發(fā)展，研究人員對熱模擬試驗裝置、試驗方法、測試技術(shù)等方面進行了大量的研究工作，研究范圍包括了材料科學與工程材料以及加工工程領域中的組織研究、性能研究、應力應變研究等。分析變形溫度、應變速度、應變程度等因素對變形抗力的影響。具有急(慢)速升溫降溫、急(慢)速拉壓變形、同時記錄應變、溫度、應力、力等參數(shù)變化曲線，可精確的模擬金屬材料的鑄造、冶煉、鍛壓、熱處理、成形及焊接工藝等各個制備階段的工藝與材料性能的變化之間的關系。了解其測試方法及掌握其隨溫度的變化規(guī)律，是對高溫結(jié)構(gòu)材料進行科學研究和應用的基礎。這些試驗方法在研究材料的塑性變形方面起到了非常重要的作用。例如，數(shù)值模擬研究必須以力學性能為依據(jù)；負載結(jié)構(gòu)的設計和材料加工工藝方案的制定必須以力學性能為參考?；诖它c，本文將在此方面進行細致入微的研究，以期能為鑄態(tài)鋁鋰合金在后續(xù)的壓力加工領域提供必要的試驗數(shù)據(jù)和參考。在同一變形速率下流變應力隨變形溫度增高而降低。 趨勢預測預測鋁鋰合金在高溫壓縮熱變形試驗過程中流變應力首先會隨著變形量的增加而增大，到達最大值后會趨于穩(wěn)態(tài)或者降低。（5）分析變形條件對合金流變應力的影響規(guī)律。（3）通過試驗獲得鋁鋰合金在不同溫度和不同變形速率下的應力。 試驗目的（1）掌握Gleeble1500熱模擬機的簡單操作與編程，并了解其一般的應用。首先選用一定成分的鋁鋰合金原料，機械加工成試樣后在熱模擬機上進行高溫等溫壓縮試驗，其中溫度、位移和位移速率由熱模擬機上的計算機控制。目前,國內(nèi)外研究高溫下合金流變應力數(shù)學模型大多是利用Gleeble1500熱模擬試驗機。因此對鋁鋰合金進行熱變形流變應力行為的研究是十分有必要的，所獲得的數(shù)據(jù)及結(jié)論可以為工業(yè)中鋁鋰合金材料的組織和性能的預測提供理論依據(jù)和指導。周冰峰和沈建等人通過在Gleeble1500試驗機上發(fā)現(xiàn)7055了鋁合金流變應力隨著變形速率增大而增大，隨著溫度升高而降低的現(xiàn)象，并且可以得到本構(gòu)方程及硬化指數(shù)n=、[9]。比如西北工業(yè)大學的熊愛明等人對TC6鈦合金在變形溫度800 ℃～1040 ℃、得到TC6鈦合金最佳加工溫度為920～950℃[7]。 AlLi二元合金相圖 研究方法及趨勢預測熱變形流變應力是材料在高溫下的塑性指標之一，在合金化學成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)一定的情況下，主要受變形溫度、變形程度和變形速率的影響。所以利用電磁設備模擬微重力環(huán)境可以減小重力引起的不均勻化。模擬微重力冶金法。因為惰性氣體會隔絕空氣，所以能減少鋰的燒損。噴射沉積成形法的過程是利用惰性氣體Ar或者N2將熔體金屬霧化，霧化后的小顆粒會沉積在下面的錐形表面上。這樣的生產(chǎn)方法的優(yōu)點是簡單、節(jié)能、無燒損。缺點是生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品尺寸小。粉末冶金法（PM）是利用高速空氣或者惰性氣體氣流霧化熔體金屬，冷卻速度高達106℃/s。優(yōu)點就是可以獲得較大尺寸的鑄錠，生產(chǎn)成本低。目前鋁鋰合金的制造方法主要有鑄錠冶金法、粉末冶金法、熔鹽點解法、噴射沉積成形法、模擬微重力冶金法等[16]。比如用熔煉法制備鋁鋰合金，則必須采用鐵坩堝并在保護氣體氣氛中進行，還需快速攪拌。而銅、鎂、鋯等元素與鋁形成亞穩(wěn)定的強化相：θ’相、Tl相(A12CuLi)、S相 (A12CuMg)、δ’相(Al3Zr)，也具有一定的強化作用，并能提高鋁鋰合金的其塑性和韌性[4]。但是相信隨著制備工藝的日益完善、成本的降低、使用經(jīng)驗的積累，鋁鋰合金的商業(yè)化生產(chǎn)與應用必將達到新的高度。 鋁鋰合金相對于其它系列合金性能對比系列牌號彈性模量GPa抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率％ 密度g/mm3AlMgLF631415715AlCuLD1044135361474403506AlLi2195(美）765485481460（俄）80530—570460—500—12 幾種鋁鋰合金可制作的零部件合金型號可制作的零部件1450（2090）機翼前緣、副翼、襟翼、上機翼、機翼上不桁條、升降舵、座椅、發(fā)動機進氣道等1440（8090）下機翼、機翼下部桁條、方向舵、機身骨架、機身縱梁、橫梁、尾翼蒙皮等141423艙口蓋、地板、管道附件、支架支柱等 鋁鋰合金相對于其它材料的性能對比一般合金復合材料鋁鋰合金減重效果————綜合減重10—15％綜合減重5——7％材料成本14——6倍2——4倍屈服強度一般較好較好抗壓強度較好較差較好可維修性易于檢測，維修簡單不需專用工具較差維修工藝繼承性較好提高效率、降低成本的新工藝————纏繞鋪成技術(shù)、RTM、RFI等鋁鋰合金焊接技術(shù)、DCF損傷抑制部件、SR選擇性增強國內(nèi)加工可實施性好一般較好抗雷擊能力一般較差一般 目前常見幾種鋁鋰合金的分類分類標準系別常見合金名稱按成分分類AlCuMgLi系2090、2098090、809014014weldalite094(2092092092195等)AlMgLi系0140142014201429AlLiCu系01450、0145014560性能中強度01401421高強度01450、01460、2090、209weldalite094耐損傷2098070原材料薄板、厚板、擠壓型材、鍛件等 鋁鋰合金的性能目前，俄羅斯、美國、歐洲等都投入大量財力物力進行鋁鋰合金研究，新型鋁鋰合金不斷被推出。目前，世界各國都十分重視研制和開發(fā)新型鋁鋰合金材料。其實鋁鋰合金材料的制備工藝與傳統(tǒng)鋁合金材料的制備工藝并沒有太大的區(qū)別，可以沿用傳統(tǒng)鋁合金的制造技術(shù)與工藝；用鋁鋰合金取代傳統(tǒng)鋁合金尤其是再航空航天領域，無需對航天器進行較大修改；另外鋁鋰合金材料的成型、維修等比傳統(tǒng)鋁合