高强铝合金叠层材料高温复合变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机通过压缩复合变形制备了705/706铝合金叠层材料,研究了705和706两种铝合金在温度为573~773K,应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,并建立了复合变形的应力-应变本构方程和加工图。结果表明,705和706铝合金在压缩复合变形过程中,其流变应力随着变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征,具有正应变速率敏感性。复合变形的平均变形激活能为147.2kJ/mol,与单一的Al-7.0Zn-2.9Mg合金相比更容易发生塑性变形。不同应变量的加工图显示两种合金在高温压缩复合变形时安全区域主要存在于高温、中等应变量和低应变速率的条件下,较合适的加工条件是道次应变量为0.2~0.4,变形温度为723~748K,应变速率为0.1~0.01s~(-1)。     

挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金热压缩变形行为及其加工图

在变形温度350~500℃、应变速率0.001~5 s~(-1)的条件下采用Gleeble-1500D热压缩模拟试验机对挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金进行热压缩试验。研究了该合金在热变形条件下的流变应力行为,并建立该合金热变形时的本构方程。结果表明:合金流变应力随应变速率的增加和变形温度的降低而上升;在相同的变形条件下,挤压铸造合金比重力铸造合金流变应力水平更高。建立了挤压铸造合金的热加工图,得出挤压铸造合金更适合在高温低速下变形。     

2050 Al-Li合金的流变曲线修正及加工图（英文）

采用热压缩实验研究2050 Al-Li合金在变形温度为340~500°C、应变速率为0.001~10 s~(-1)范围内的热变形行为。分析摩擦及温度变化对流变应力的影响,并对流变曲线进行修正处理;基于动态材料模型及修正后的真应力数据,获得真应变为0.5条件下合金的加工图;利用金相显微镜对压缩试样显微组织变化进行观察。结果表明,在热变形过程中材料的摩擦及温度变化对流变应力有显著影响;合金合适加工区域位于变形温度为370~430°C、应变速率为0.01~0.001 s~(-1)区域,以及变形温度为440~500°C、应变速率为0.3~0.01 s~(-1)区域内;失稳区位于高应变速率下(3~10 s~(-1))所有温度范围内;动态回复和动态再结晶是2050 Al-Li合金在稳定加工区域内主要变形机理,而在失稳区合金变形机理主要表现为流变集中。     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.     

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)。     

2195铝锂合金平面应变热压缩行为

2195铝锂合金被认为是航空航天领域的理想结构材料,但对其热变形行为的研究却相对较少。本工作通过平面应变热压缩试验,研究了2195铝锂合金的热变形行为,变形温度为400~500℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)。研究表明,材料变形呈稳态流变特征,随变形温度增高和应变速率降低,流变应力逐渐减小,合金具有正应变速率敏感性。建立了2195铝锂合金材料本构方程,其激活能值为214.937 k J/mol。通过分析加工图,得到材料的适宜加工区为应变速率接近0.01 s~(-1),温度为475~500℃。最后通过分析动态软化过程中的应力规律,得到了材料软化机制判定方程。     

生物可降解医用WE43合金流变行为及热加工图

采用Gleeble1500D热模拟试验机,在变形温度为350~500℃,应变速率为0.001~1s~(-1),最终应变量为60%的条件下,对可降解生物医用镁合金WE43的流变行为进行研究,并建立该合金的热加工图。结果表明:该合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而降低;同时,利用双曲正弦模型获得该镁合金的热激活能及其应力指数,并建立该合金的流变应力本构关系。在热加工图中,功率耗散因子η随着应变速率的减小和变形温度的增加而先增后减。并得到该合金的最佳加工区间为温度400~450℃,应变速率为0.003~0.02s~(-1)。     

Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金在热压缩变形中的流变应力行为

采用Gleebe-1500D热压缩模拟试验机在变形温度350℃~500℃、应变速率0.001s-1~5s-1的条件下对Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金进行热压缩实验,研究该合金在热塑性变形条件下的流变应力行为,并建立热变形时的本构方程。研究结果表明,随着应变速率的增加、变形温度的降低,合金的流变应力增加,为正应变速率敏感性材料;采用Znenr-Hollomon参数双曲正弦形式对合金高温塑性变形时的流变应力行为进行描述,流变应力σ解析表达式中材料常数A,σ,n分别为1.81×1019s-1,0.024MPa-1和6.37,合金的平均热变形激活能Q为308.61kJ·mol-1。     

铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图

采用热压缩试验研究了铸态C-276镍基高温合金在950~1250℃和0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:该合金的热变形流变应力随着变形温度的增加及应变速率的降低而减小;当变形条件为1250℃、0.1 s~(-1)时,合金在热压缩过程中发生了动态应变时效。基于流变应力数据建立了合金的热变形本构方程;基于动态材料模型建立了合金在不同应变下的热加工图。通过加工图和微观组织观察优化了合金的热变形参数。合金的表观激活能为497k J/mol铸态C-276合金适宜的热加工区域为1050~1250℃和应变速率0.1~1.0 s~(-1)。     

欠时效态7075铝合金热变形行为及热加工图

采用Gleebe-3500型热模拟试验机对7075铝合金进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了该合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下的热变形行为,并据此建立了热加工图。结果表明:流变真应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小;经250℃、16 h欠时效处理的样品,其峰值应力要显著大于未经时效的样品;真应变为0.3和0.7的热加工图在250~350℃的温度区间、0.01~1 s~(-1)的应变速率区间均出现流变失稳;16 h欠时效态7075铝合金的最佳热变形参数为:变形温度400~450℃、应变速率0.01~0.001 s~(-1)。     

高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金的热加工图及组织演变

采用Gleeble-3180热模拟试验机对均匀化退火态Al-5.87Zn-2.07Mg-2.28Cu合金在不同温度(350~450℃)和不同应变速率(0.01~10s~(-1))下进行热压缩试验。结果表明,在各真应变下合金的能量耗散因子均随温度的升高和应变速率的下降而增大;随着真应变增加,流变失稳区域扩大且合金适宜的热加工参数发生改变;随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力减小,且其主要软化机制由动态回复向动态再结晶转变;当变形温度达到420℃时,合金在各应变速率下均发生了动态再结晶。     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为

在Gleeble 1500D热模拟仪上进行热压缩实验,研究Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为,变形温度为300~500℃,变形速率为0.001~10 s-1,变形后总应变量为0.7。变形温度高于400℃时,真应力-真应变曲线呈现稳态流变,在其他温度下变形真应力-真应变曲线表现为加工硬化。根据动态材料模型建立合金的加工图,在400~500℃和0.001~0.1 s-1变形时加工图上出现一个发生动态回复的峰区,相应的变形激活能为176 kJ/mol,大于纯铝的自扩散激活能,表明合金在该区域变形的机制是位错的交滑移。变形失稳区的组织特征是局部变形。     

基于加工图的Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金的热变形行为（英文）

采用等温热压缩试验研究不同变形条件下(变形温度300~450°C、应变速率0.01~10 s~(-1))喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的流变应力行为,并基于动态材料模型建立2D加工图和3D功率耗散图来分析合金的流变失稳区和优化合金的热变形工艺参数。结果表明,当应变为0.4时,合金在300°C、1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最小,主要软化机制为动态回复,晶粒呈扁平状,大角度晶界(15°)约占34%;合金在400°C、0.1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最大,合金的主要软化机制为动态再结晶,组织为完全再结晶组织,大角度晶界(15°)约占86.5%。2D加工图和3D功率耗散图表明喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的最佳变形条件是:变形温度340~450°C、应变速率0.01~0.1 s~(-1),合金的能量耗散系数38%~43%。     

Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-Cr-Zr合金在变形温度为600~800℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)和总压缩应变量约50%条件下的热变形行为进行了研究。利用光学显微镜观察Cu-Cr-Zr合金在不同变形温度、不同应变速率下的显微组织,分析其组织演变规律。结果表明:应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小;Cu-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;在应变温度为800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和流变应力方程。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。     

Mg-5Zn-1Mn合金高应变速率热压缩过程中的组织演变和流变行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-5Zn-1Mn镁合金进行大变形(变形量为80%)热压缩实验,研究变形温度为250~400℃、应变速率为1~40 s-1范围内变形过程中合金的组织演变规律和流变行为。结果表明:该合金在上述工艺条件下进行热压缩变形时均发生了明显的动态再结晶,且高应变速率下获得的再结晶组织在较低应变速率下更为均匀、细小。通过分析流变应力变化过程中对应的微观机理,表明高应变速率更利于Mg-5Zn-1Mn镁合金实现大塑性变形。Mg-5Zn-1Mn合金的变形激活能随着变形温度的升高和应变速率的增大而减小。     

Cu-0.8Mg合金高温变形行为与机制

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-0.8Mg合金进行热变形试验,变形温度为500~850℃、应变速率为0.001~10 s-1,研究不同试验条件下合金流变应力的变化规律,分析合金的流变应力、应变速率和变形温度之间的关系,对合金的热加工图进行研究。结果表明:合金在热变形过程中,其流变应力曲线表现出典型的加工硬化、动态回复和再结晶特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,其流变应力和峰值应力也随之降低;合金热变形过程中的激活能为177.88 k J/mol,构建了合金的本构方程;合金在热变形过程中的最优加工参数为:变形温度为700~800℃、应变速率为0.01~0.1 s-1。     

高Nb-TiAl合金高温塑性变形行为及微观组织演化

对Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B(原子分数,%)合金进行热压缩实验,采用基于动态材料模型建立的加工图研究了在变形温度为950—1300℃,应变速率为0.001—10 s~(-1)条件下的热变形行为.结果表明:在热压缩过程中,高Nb-TiAl合金在不同变形温度和应变速率下表现出不同的流变行为.该合金在温度为950—1200℃,应变速率为1 10 s~(-1)和温度为1250—1300℃,应变速率为10 s~(-1)两个区域内易产生流变失稳现象.在温度为950 1100℃,应变速率为0.1—0.001 s~(-1)的区域和温度为1250—1300℃,应变速率为0.001—1s~(-1)的区域内合金发生了动态再结晶.在动态再结晶区域内功率耗散效率在40%—55%之间,热变形后组织细小均匀.该合金的功率耗散效率的峰值区为1150—1200℃,应变速率为0.001 s~(-1),峰值效率为64%,在此区间内合金发生超塑性变形.     

Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr合金的热变形行为及微观组织

本文采用Gleeble-1500B热模拟试验机研究了铸造Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr稀土镁合金在变形温度为200~400℃、应变速率为0.001~0.1 s~(-1),变形程度为30%条件下的高温压缩变形行为,分析了实验合金在高温变形过程中应力与应变速率和变形温度之间的关系。结果表明,Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr镁合金热变形时,变形温度和应变速率是影响合金热变形性能的重要因素。应变速率越低,温度越高时更容易发生再结晶。提高变形温度和变形量、降低应变速率,均使动态再结晶程度增加,晶粒尺寸加大。