TB8钛合金固溶组织研究及神经网络预测

深入分析了各变形工艺参数对TB8合金固溶处理显微组织的影响规律,建立了固溶组织再结晶体积分数、平均晶粒尺寸与变形工艺参数间的神经网络预测模型。结果表明,冷却和热处理制度相同的条件下,变形温度、变形程度和应变速率等变形工艺参数对TB8钛合金形变且固溶处理后的显微组织有重要的影响,若想获得晶粒较为细小且均匀的组织,需要在合适的应变速率下适当提高变形程度和降低变形温度;人工神经网络的预测结果与实测结果的高度拟合,表明人工神经网络模型可以较为精确地预测TB8合金的显微组织随变形工艺参数的变化而变化的情况。以上研究工作为TB8合金热加工工艺的制定提供了更为科学的理论依据。     

Al-Er-Zr合金的热变形行为及动态析出（英文）

通过200～400℃温度范围内的热压缩实验对Al-0.04Er-0.08Zr的热变形行为进行了研究。通过实验得到的应力-应变曲线是利用Arrhenius-type方程线性拟合来分析的,合金的变形微观结构通过透射电镜进行观察。结果表明,不论是固溶态合金还是时效态合金在热压缩过程中其都是以动态回复为主要软化恢复机制。固溶态合金样品在高温以及低应变速率的热压缩条件下会发生快速时效析出,且动态析出会明显增加固溶态合金在热压缩过程中表面受到的流变应力,但并不能有效地提高变形合金的硬度。动态析出还会导致应力-应变曲线在运用Arrhenius-type方程线性拟合时出现一定的偏差。     

高温合金A286室温动态力学性能研究

为实现固溶态A286材料室温下塑性变形的数值模拟与合理制定其成形工艺参数,采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究A286材料室温下不同应变速率下的流变力学行为,探讨应变和应变速率对固溶态A286材料流动应力的影响机制。试验结果表明:由于材料的应变强化与绝热效应引起的软化相互竞争,在高应变速率、大应变条件下表现为流动应力下降;固溶态A286材料存在一定的应变速率敏感性,压缩状态下的屈服强度随应变速率的增大而增大,在ε=0.65的情况下未出现破坏,具有良好的塑性。利用简化的Johnson-Cook(J-C)本构模型拟合得到固溶态A286材料的动态塑性本构关系,模型计算结果和试验结果显示,该模型可以较好地预测固溶态A286材料在冷变形时的塑性流动应力。     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

Al-Er-Zr合金的热变形行为及动态析出

通过对Al-0.04Er-0.08Zr合金进行200°C 到450°C 范围内的热压缩测试对该合金的热变形行为进行了研究,在这个过程中利用Arrhenius-type方程进行线性拟合从而分析应力-应变曲线,之后通过透射电镜来观察研究变形组织。结果表明对于固溶态以及时效态合金来讲,在热压缩过程中动态回复是使合金软化的一个主要机制。高温以及低应变速率的热变形会诱导固溶态合金快速析出。动态析出会明显增加固溶态合金在热压缩过程中其表面的流变应力,但是却不能有效提高变形合金的硬度。动态析出还会导致应力-应变曲线拟合出现Arrhenius型偏差。     

一种新型Mg-8Sn-2Zn-0.5Cu合金热加工变形的组织演变和优化参数分析（英文）

利用Gleeble-1500D热模拟试验机在250～400℃、0.01～3 s~(-1)变形条件下,通过实验和模拟研究固溶Mg-8Sn-2Zn-0.5Cu(TZC820)合金的热变形行为。结果表明,变形温度和应变速率对合金的流变应力和材料常数有显著的影响。此外,基于真实应力-应变曲线建立应变补偿的本构关系。合金的主要变形机制为动态再结晶(DRX),随着变形温度的升高和应变速率的降低,DRX程度得到明显提高。利用元胞自动机方法模拟该合金在热压缩过程中的显微组织演变。此外,构建合金的塑性加工图,得到固溶态TZC820合金的较优加工条件为370～400℃、0.01 s~(-1)和320～360℃、1-3 s~(-1)。     

TB6合金热压缩流变应力行为

在变形温度700～860 ℃、应变速率0.001～1 s-1下,对TB6合金进行热压缩变形,以研究TB6合金的热压缩流变应力行为.研究温度、变形量、应变速率等因素对TB6热变形流变应力的影响,建立了TB6合金热变形流变应力的本构模型方程.结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳;应力峰值随着应变速率的增大而增大,随着温度的升高而呈减小趋势.     

热处理对Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩行为的影响

采用铸造法制备了Mg-8Gd-0.5Zr合金,对合金分别进行固溶处理(T4)及固溶+时效处理(T6),在应变速率0.002~0.1 s~(-1)、变形温度350~500℃、最大变形量50%条件下,对不同热处理后的合金进行热压缩变形实验,分析合金在不同变形条件下的真应力-真应变曲线、激活能及组织变化,研究热处理对热压缩行为的影响。结果表明:合金时效过程中析出β'-Mg_5Gd相,使热变形过程中峰值应力升高,激活能增加,T6态合金变形激活能(221.605 k J/mol)高于T4态合金(202.986 kJ/mol);在同样热压缩实验条件下,T6态合金热压缩过程中再结晶开始时间延迟,再结晶晶粒更细小,500℃热压缩后再结晶平均晶粒尺寸为15μm。     

超高强TB8钛合金高温塑性变形流变应力分析与本构方程

在Gleeble-3000热模拟试验机上进行等温恒速率热压试验(变形温度800~950℃,应变速率0.001~1.0 s-1),研究了TB8合金的高温塑性变形流变应力变化规律,建立了一个包含应变量的本构方程。结果表明,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;当ε·≤0.1 s-1时,TB8合金高温热压流变曲线为动态再结晶型流变曲线;热变形激活能Q、材料常数n、α、及ln A均与变形量有关;所建立的本构关系能较好的反应TB8合金高温低应变速率下的流变特征。     

不同热处理状态Al-Mg-Si合金的热压缩力学行为及微观组织

利用Gleeble-3500热模拟试验机对不同热处理状态的Al-Mg-Si合金进行了高温压缩试验,研究了变形温度为100~400 ℃和应变速率为0.01 s^-1条件下固溶态和时效态合金的热压缩流变行为。结果表明:合金在压缩变形过程中主要经历了应变硬化和稳态变形两个阶段。流变应力随变形温度的升高而下降,同一变形温度下,时效态合金的流变应力高于固溶态合金的流变应力,随着变形温度的升高,两种状态合金的流变应力差值越来越小。在热变形过程中,合金内部产生了大量的位错组织,时效态合金中由于有弥散分布的析出相钉扎位错,其位错分布更均匀,因而变形抗力更大,随着变形温度升高,位错密度下降,合金在高温条件下软化的主要机制为动态回复。     

TB8钛合金超塑性拉伸变形流变行为与本构方程

在电子万能拉伸试验机上对TB8钛合金进行了恒应变速率超塑性拉伸试验(变形温度为720~880℃,应变速率为0.000 1~0.01s~(-1)),研究了拉伸流变行为,计算了超塑性拉伸变形激活能和相应的应力指数,建立了TB8钛合金应力-应变本构模型。结果表明,在同一应变速率下,流变应力随变形温度的增加而减少,同一变形温度下,流变应力随应变速率的增加而增加。在变形温度为840℃,应变速率为10~(-4) s~(-1),合金的伸长率最大,为356%;超塑性拉伸变形激活能和应力指数分别为251.25kJ/mol、2.389 5。     

Mg-5Gd-3Sm-0.5Zr耐热镁合金热压缩变形行为

采用铸造的方法制备了Mg-5Gd-3Sm-0.5Zr耐热镁合金,对实验材料进行固溶时效处理,在应变速率0.002~0.1 s~(-1)、变形温度350~500℃、最大变形量70%条件下,利用Gleeble-1500热模拟试验机进行热压缩变形实验,分析材料在不同变形条件下的真应力真应变曲线及组织变化。结果表明:在恒应变速率下热变形,真应力水平随温度升高而降低;在相同温度下进行压缩变形,实验合金的真应力随应变速率的增加而提高;实验合金适合热加工的温度在400℃以上;对数据进行处理,得到了实验材料的热变形激活能Q=222.433 k J/mol,本构方程为ε=1.70×1014[sinh(0.015σ)]3.77exp[-222433/(8.314T)]。     

TB6钛合金热变形行为及本构模型研究

研究材料的热变形行为及建立其本构模型是进行材料加工与模拟的基础。通过对TB6钛合金热变形行为分析,表明流变应力受应变速率的影响较显著,而变形温度对流变应力的影响程度与应变速率的大小有关。采用Arrhenius型双曲正弦方程建立了TB6钛合金流变应力本构模型。研究变形条件对TB6钛合金流变应力的影响。结果表明,可通过控制应变速率和变形激活能来控制热加工的应力水平和力能参数,为TB6钛合金塑性加工过程控制和模拟提供前提条件。     

Mg-AI-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0．8Nd稀土镁合金在应变速率为0．01～1s^-1，温度为300～450℃，最大变形量约为70％的条件下，进行了恒应变速率高温压缩模拟实验，研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增加．随应变温度的升高而减小；在应变速率和变形温度相同时，挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力。压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析，合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行，并且挤压态较铸态更易热挤压成型，更有助于晶粒细化。     

考虑变形参数的锰黄铜高温本构模型构建及变形激活能演化

采用Gleeble-3500热模拟实验机对挤压态HMn64-8-5-1.5锰黄铜合金在不同变形温度(873～1073 K)及应变速率(0.01～10s-1)条件下进行等温热压缩实验,获得其真应力-真应变曲线.基于实验数据构建考虑应变补偿的Arrhenius模型并检验其预测精度,结果表明由于该模型未考虑变形条件对材料参数的影响,导致了预测精度不高.因此,提出一种考虑变形条件对材料参数影响的修正型本构模型,经验证,所建立修正的Arrhenius本构模型能很好地预测HMn64-8-5-1.5合金的高温流变应力.此外,基于修正模型可获得不同变形条件下合金的变形激活能,其受到应变、应变速率和变形温度的影响.     

热处理对挤压变形AZ81镁合金疲劳行为的影响

研究了固溶、时效处理对挤压变形AZ81镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、循环应力.应变行为、应变疲劳参数以及疲劳寿命的影响.结果表明,热处理可导致挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅有所降低;固溶处理和固溶 时效处理可有效提高挤压变形AZ81镁合金在较高总应变幅下的疲劳寿命;不同处理状态的挤压变形AZ81镁合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式描述;挤压态、时效态以及固溶 时效态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间的关系可用单斜率直线描述,而固溶态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间则呈现双斜率线性行为.     

Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金组织及室温变形行为

以Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金为对象,研究其组织形貌及相组成。并利用UTM5305电子万能试验机对其进行了不同应变速率以及不同变形量的室温压缩实验,获得真应力-应变曲线,构建合金的室温变形本构方程。研究压缩前后合金的微观组织和压缩性能演变规律。结果表明,Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金包含α-Mg、β-Li、Al_(12)Mg_(17)、AlLi和MgLiAl_2 5相,β-Li为基体相,α-Mg相呈条状或块状,纤维状Al_(12)Mg_(17)相位于α-Mg相内部,颗粒状MgLiAl_2相分布在晶界上,晶内相AlLi呈颗粒状。固溶处理后合金组织中析出相的数量明显减少,合金强度得到提升。根据Mg-9.5Li-2.56Al-2.58Zn合金真应力-应变曲线分析了应变速率对流变应力的影响,挤压态和固溶态合金室温压缩都存在峰值应力和峰值后的软化现象,有利于室温成形;并通过线性回归的方式获得不同状态下的材料本构方程常数n以及ln A–(Q/RT)的值,构建了基于Arrhenius模型的本构方程。合金组织随压缩变形量增加被逐渐压扁、拉长,AlLi相有所增多。     

固溶处理对挤压Mg-0.35Y-2.17Nd-0.36Zr生物医用合金高温变形行为的影响（英文）

通过在225～525°C、应变速率0.0003～0.03 s~(-1)的条件下进行压缩试验,研究挤压Mg-0.35Y-2.17Nd-0.36Zr(质量分数%)生物医用合金的高温变形行为。为了研究溶质元素的影响,变形前对材料进行固溶处理。固溶处理后,挤压态材料的低温屈服强度明显降低。当温度升高到450℃时,由于晶界滑移(GBS)的促进作用,固溶化合金的强度发生剧烈的变化。结果表明,滑移-孪生转变温度不一定与强度下降温度一致。在本构方程的基础上,结合与应变相关的材料常数,确定实验合金的变形参数和相应的活化能。对所建模型的可预测性进行验证,结果表明,实验数据与预测数据吻合较好。     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0.8Nd稀土镁合金在应变速率为0.01～1s-1,温度为300～450℃,最大变形量约为70%的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟实验,研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随应变温度的升高而减小;在应变速率和变形温度相同时,挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力,压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析,合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行,并且挤压态较铸态更易热挤压成型,更有助于晶粒细化。     

加工工艺对Cu-Cr-Zr合金热变形行为的影响

在Gleeble-3500热模拟试验机上,对Cu-Cr-Zr合金进行了热模拟试验,研究了其真应力-应变曲线的变化规律。结果表明,合金的流变应力及峰值应力均随变形温度的升高和应变速率的降低而减小,说明该合金属于正应变速率敏感材料。在变形初始阶段,冷轧时效态合金的流变应力及应力增加速率大于时效态合金的。随着应变增大,时效态合金的流变应力大于冷轧时效态合金的。采用双曲正弦函数描述Cu-Cr-Zr合金的,求得其热变形激活能并建立该合金时效态和冷轧时效态的流变应力本构方程。