[发明专利]一种确定金属流变失稳条件的试验装置及方法

权利要求书

1.一种确定金属流变失稳条件的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括压力加载设备、压头和工业模具，所述工业模具包括上模具和下模具，所述上模具上设置有多个上模具凸台和多个上模具凹槽，所述上模具凸台与所述上模具凹槽间隔设置，所述上模具凸台的高度可调；所述下模具上设置有多个下模具凸台和多个下模具凹槽，所述下模具凸台与所述下模具凹槽间隔设置；所述上模具凸台与所述下模具凹槽相互耦合，所述上模具凹槽与所述下模具凸台相互耦合；所述压头与所述压力加载设备相连接，工作时，所述压头压在所述上模具上，所述上模具、下模具和压头的中心轴线位于同一直线上。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所有所述下模具凸台的高度相同。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述上模具凸台、上模具凹槽、下模具凸台和下模具凹槽的型面均为扇环形，所述上模具凸台和上模具凹槽以所述上模具的中心为圆心呈圆环状布置，所述下模具凸台和下模具凹槽以所述下模具的中心为圆心呈圆环状布置。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述下模具的中心处设置有定位凸台，所述定位凸台与每一个所述下模具凸台朝向所述下模具中心的一面固定连接。

5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述定位凸台为径向定位凸台，所述径向定位凸台为圆柱状，其高度为3-5mm。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述装置还包括模座，所述下模具安装于所述模座中，所述上模具、下模具、压头和模座的中心轴线位于同一直线上。

7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述上模具和所述模座、所述下模具与所述模座均为间隙配合。

8.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述模座的壁上设置有观察槽，所述观察槽用于观察金属试验件的形变情况。

9.一种确定金属流变失稳条件的方法，其特征在于，所述方法应用于确定金属流变失稳条件的试验装置中，所述试验装置包括压力加载设备、压头、模座和工业模具，所述工业模具包括上模具和下模具，所述上模具上设置有多个上模具凸台和多个上模具凹槽，所述上模具凸台与所述上模具凹槽间隔设置，所述上模具凸台的高度可调；所述下模具上设置有多个下模具凸台和多个下模具凹槽，所述下模具凸台与所述下模具凹槽间隔设置；所述上模具凸台与所述下模具凹槽相互耦合，所述上模具凹槽与所述下模具凸台相互耦合；所述压头与所述压力加载设备相连接，所述下模具安装于所述模座中，所述上模具、下模具、压头和模座的中心轴线位于同一直线上；

所述方法包括：

调节各上模具凸台的高度，使相邻的所述上模具凸台具有高度差，相对的所述上模具凸台高度相同；

将金属试验件在加热炉内加热到锻造温度；

将上模具和下模具置于加热炉内进行预热；

将预热后的所述下模具置于模座中，并用销钉将所述下模具和所述模座进行连接；

将加热后的所述金属试验件放置在所述下模具上；

将加热后的所述上模具置于所述金属试验件上，并用销钉将所述上模具与所述下模具、所述模座分别进行连接和定位；

启动压力加载装置进行加载，通过压头对试验件进行压缩，观察所述金属试验件的变形情况；

如果所述金属试验件未出现裂纹，则将所述金属试验件翻转，再次进行压缩，直至所述金属试验件出现裂纹；

对压缩后所述金属试验件的剪切变形区进行高低倍微观组织观察，判断所述金属试验件材料的塑性流变失稳情况及组织特征；

对所述金属试验件的压缩变形过程进行数值仿真，分析剪切变形区的力学状态，结合所述金属试验件材料的塑性流变失稳情况及组织特征，确定所述金属试验件材料塑性变形流变失稳现象发生时的力学状态及变形参数范围。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述上模具和下模具的预加热温度小于等于所述金属试验件的加热温度，且所述上模具和下模具的加热温度均小于等于900℃。