[发明专利]连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型及其建立方法

权利要求书

1.一种连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型，其特征如下，该连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型为：

上式中，(1-βf_L)^K是液相调节因子，β是几何参数；f_L是液相率，K是与液相相关的材料常数；A是结构因子；α是应力参数水平；σ是应力，Mpa；n是材料应力指数；是应变速率，s^-1；Q是变形激活能，J·mol^-1；R是理想气体常数，取值为8.314J·mol^-1·K^-1；T为绝对温度，K。

2.权利要求1所述的连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立真应力-应变曲线

确定不同热压缩变形条件下的真应力-应变曲线，具体为：

(1)根据热压缩变形条件中的不同压缩温度和不同应变速率，选取数个连铸坯试样，先将所有连铸坯试样以5～10℃/s的速率升温到1300～1350℃，保温5～20s，得到快速升温后的连铸坯试样；

在1425℃～1450℃范围内选取至少4个温度作为压缩温度，并且每个温度之间的温度差为3～10℃；

将快速升温后的连铸坯试样根据选取的压缩温度至少分为4组，每组以0.25～1℃/s升温至该组对应的压缩温度保温2～5s；

然后，在0.1～5s^-1至少选取3个应变速率，将每组中至少3个试样在不同的应变速率下进行压缩变形至直接达到0.04～0.2应变，得到在不同热压缩变形条件下的真应力-应变曲线；

步骤2：确定连铸坯温度和液相率关系

(1)选取连铸坯试样进行检测，得到热流曲线，并确定连铸坯的固液两相线温度区间；

(2)根据热流曲线，在连铸坯的固液两相线温度区间，确定连铸坯的温度和液相率关系；

步骤3：建立本构模型

(1)建立引入液相调节因子的两相区本构基本模型，其两相区本构基本模型的基本形式如下：

式中，(1-βf_L)^K是液相调节因子；β是几何参数；f_L是液相率；K是与液相相关的材料常数；A是结构因子；α是应力参数水平；σ是应力，Mpa；n是材料应力指数；是应变速率，s^-1；Q是变形激活能，J·mol^-1；R是理想气体常数，取值为8.314J·mol^-1·K^-1；T为绝对温度，K；

根据不同热压缩变形条件下的真应力-应变曲线，采用最小二乘法线性回归计算出应力参数水平α、材料应力指数n、变形激活能Q、与液相相关的材料常数K、结构因子A参数的值；

根据连铸坯的温度和液相率关系，确定液相率f_L和几何参数β；

(2)根据不同热压缩变形条件下的真应力-应变曲线中对应的不同应变速率下的应力值，与(1)中所建立的两相区本构基本模型中对应不同应变速率计算的应力值进行对比，对两相区本构基本模型进行修正，得到修正后的两相区本构模型为：

3.根据权利要求2所述的连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型的建立方法，其特征在于，在步骤1的(1)中，所述的连铸坯试样的取样位置为沿厚度方向距铸坯表面1/4处。

4.根据权利要求2所述的连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型的建立方法，其特征在于，在步骤2的(2)中，连铸坯的温度和液相率关系的确定方法为：针对在连铸坯的固液两相线温度区间热流曲线，通过对温度进行积分求解出曲线的面积，每段温度所对应面积值即这段温度所对应的最高温度的液相率，以此求出连铸坯的温度和液相率关系。

5.根据权利要求2所述的连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型的建立方法，其特征在于，根据连铸压下过程连铸坯高温两相区本构模型的精度要求，当精度要求为80％以上时，根据连铸坯的温度和液相率关系曲线，确定几何参数β的取值范围：当液相率≤50％，几何参数β＝0.6～2；当液相率50％，几何参数β＞2。