ATI 718Plus镍基高温合金机制型本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行等温压缩实验,研究了ATI 718Plus镍基高温合金在变形温度980～1140℃,应变速率0.001～1.000 s~(-1)条件下的高温流变行为。结果表明:ATI 718Plus高温合金的流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高显著降低,其热变形激活能为517.5 kJ·mol~(-1)。同时,该合金的应力应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对动态再结晶体积分数均具有显著影响。此外,以η-Ni_3Al_(0.5)Nb_(0.5)相溶解温度为临界条件构建了718Plus高温合金3个变形阶段的本构模型:以弹性模量为内变量建立了弹性变形阶段的本构模型,基于位错密度演化构建了加工硬化-动态回复阶段本构模型,以再结晶动力学为基础建立了动态再结晶阶段本构模型。建立的本构模型精度较高,相关系数R=0.998,平均相对误差AARE=2.26%,能够较为精确地表征合金的高温变形行为。     

变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响

采用Gleeble高温压缩实验研究了变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响,结果表明:当变形程度较小时,原始晶粒内部出现大量孪晶,晶界呈现锯齿状凸出;随变形程度的增加,在晶界弓出部位开始形核,形成大量再结晶晶粒,随变形程度进一步增加,GH625合金动态再结晶体积分数增大,但是再结晶晶粒尺寸无明显变化;GH625合金动态再结晶是一个受变形温度和应变速率控制的过程,变形温度越高,动态再结晶越容易形核,应变速率越小,动态再结晶过程进行得越充分。在低应变速率条件下,GH625合金获得完全动态再结晶组织的温度随变形速率的升高而升高,而在高应变速率条件下必须考虑变形热效应对合金变形组织的影响。     

微合金钢高温变形及动态再结晶行为的研究

本文主要采用高温压缩和高温扭转变形方法,研究了0.04％V低碳钢和Ti处理16Mn钢的高温变形行为和动态再结晶规律。 研究工作主要有:1)金属材料高温变形与动态再结晶(DRX)行为。2)绘制热形变奥氏体的组织状态图。3)形变参数对热形变奥氏体动态再结晶晶粒尺寸的影响。结果表明,应变速率,形变量ε,形变温度T和原始晶粒尺寸D_0对(σ-ε)曲线和DRX行为有很大的影响。热形变奥氏体DRX晶粒尺寸dr不仅与Z[Z=·exp(Q/RT)]参数有关,而且在完全DRX区的一定形变量范围内还与形变量ε有关。dr随ε增大而减小。当形变量达到一临界值时,趋向一恒定值。超过此临界值,DRX晶粒尺寸dr不再与形变量ε有关,而仅决定于Z参数。     

热变形对40CrMnMo钢的晶粒尺寸影响规律研究

采用了MMS-200热力模拟机以40CrMnMo钢为实验对象进行了热压缩试验,研究了变形温度850℃～1150℃,变形量0.8,应变速率在0.01～10s~(-1)条件下实验钢的热变形行为。通过分析高温下变形参数对流变应力和奥氏体晶粒尺寸的影响,建立40CrMnMo钢的稳态动态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明:变形温度为850℃～1150℃,实验钢在应变速率0.01～0.1s~(-1)下发生连续动态再结晶,应变速率1～10s~(-1)下发生动态回复。通过引入Zener-Hollomon(Z)参数表征变形参数对稳态动态再结晶晶粒尺寸的影响,建立了稳态再结晶晶粒尺寸的数学模型,得出提高应变速率或变形温度较低能使Z参数增大,峰值应力升高且动态再结晶晶粒减小。     

FGH4102粉末高温合金等温热模拟压缩试验及动态再结晶组织研究

本文研究了新型第四代粉末高温合金FGH4102在等温热模拟压缩过程中的组织演变,对γ′相在动态再结晶过程中的作用进行了探讨。结果表明,热等静压态合金在1060~1120℃温度范围变形时,热加工性能较好。1140℃变形后试样容易发生开裂,合金热加工性能较差。合金在γ+γ′两相区变形时均发生了不同程度的动态再结晶,再结晶晶粒尺寸远小于热等静压态的晶粒尺寸。变形过程中,尺寸较大的γ′相起到促进动态再结晶的作用。变形参数对动态再结晶的影响非常显著。低温高应变速率变形时,γ′相促进动态再结晶形核占主导地位,再结晶晶粒比较细小;高温低应变速率变形时,晶粒长大逐渐占据主导地位,再结晶晶粒尺寸较大。     

GH690合金热变形流变行为的研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950～1250℃、应变速率为0.001～10s<'-1>条件下的热变形行为,采用金相显微镜对GH690合金热模拟试样的纵截面变形组织进行观察.结果表明:应变速率和变形温度对合金的流变应力与变形组织有显著影响.流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感的材料;动态再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而减小,随变形温度的增大而增大.采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数能较好地描述GH690合金高温变形时的流变行为,得到峰值应力表达式,GH690合金的热变形激活能Q为370.4 kJ·mol<'-1>.     

CSP热轧TRIP钢动态再结晶行为研究

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为950~1150℃、应变速率为0.1~10s-1和变形量为65%的条件下研究了CSP热轧TRIP钢的动态再结晶行为,探讨了初始奥氏体晶粒尺寸对TRIP钢动态再结晶行为的影响。研究结果表明,初始奥氏体晶粒尺寸越小,变形温度越高,应变速率越慢时,TRIP钢中奥氏体越易发生动态再结晶。其中,粗晶试样（初始奥氏体晶粒尺寸为767.54μm）在1050~1150℃内变形时,将发生动态再结晶。其热变形激活能为361539.17J/mol,确定了Zener-Holloman参数与应变速率和温度的关系式,建立了动态再结晶临界应变模型、高温奥氏体流动应力模型和动态再结晶晶粒尺寸模型,理论模拟结果与试验结果吻合较好。     

粗晶Mg-3Gd-1Zn合金高温压缩变形过程中的动态再结晶

研究了粗晶Mg-3Gd-1Zn合金在723 ～823 K,应变速率0.100 ～0.001s-1条件下单轴压缩变形过程中的动态再结晶行为.研究结果表明,其热压缩曲线为典型的动态再结晶型,峰值流变应力和稳态流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;在该实验温度范围内其变形激活能约为140 kJ·mol-1;再结晶晶粒尺寸lnd与lnZ参数偏离线性关系,且变形温度对再结晶晶粒尺寸的影响比应变速率更大.利用金相和电子背散射技术(EBSD)对773 K,0.010 s-1条件下压缩不同变形量的Mg-3Gd-1Zn合金进行了组织表征,发现其动态再结晶大都发生在孪晶界及其与原始晶界的交叉处,主要为孪生诱发动态再结晶形核(TDRX)机制.再结晶形核初期形状不规则,晶界倾向于呈直角,随着应变量的增大,由于晶界的局部迁移,再结晶晶粒逐渐转变为稳定的等轴晶.     

HGH3126镍基合金热变形行为及组织演变

通过热压缩实验研究了HGH3126镍基合金（/%:≤0.005C,17.20Cr,4.21W,16.25Mo,5.49Fe,0.46Mn,0.20V）在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.01～10 s^-1的热变形行为。基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数模型,建立了HGH3126合金高温热变形的流变应力本构方程。通过对高温热变形后的HGH3126合金显微组织进行观察,分析了变形温度和应变速率对HGH3126合金动态再结晶行为的影响。结果表明,变形温度越高,合金动态再结晶越容易形核;应变速率越小,合金动态再结晶过程进行得越充分。当应变速率0.1 s^-1,变形温度1100℃时,该合金基本发生完全动态再结晶。     

Inconel690合金高温高速热变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用热压缩实验研究了不同变形条件下Inconel 690合金的高温变形行为与组织演变特点.实验中采用的变形温度为1000～1200℃,变形量为70％,变形速率为1.0 ～80.0 s-1.根据实验结果获得了该合金的应力-应变关系,并对峰值应力进行了线性回归,由此得到了该合金的高温材料常数,激活能Q =417.6 kJ.mo1-1,α =0.003196 MPa-1,n=7.51,并最终得到了Incone1690合金的高温变形本构方程.通过金相显微镜研究了合金动态再结晶规律与温度和应变速率的关系,结果表明:变形温度对Inconel 690合金组织的影响很大,随温度的升高,动态再结晶百分数逐渐增加,且伴随着晶粒的长大;而提高应变速率,变形的时间缩短,位错密度迅速增大,动态再结晶的驱动力增加,也可以使再结晶后的晶粒细化;当温度为1150℃左右,应变速率50～80 s-1时,能够得到均匀细晶组织.     

2Cr12NiMo1W1V超临界汽轮机叶片用耐热钢的热变形行为

 为了解决2Cr12NiMo1W1V耐热钢在锻造过程中晶粒粗大和组织不均匀的问题，利用Gleeble-3800热模拟试验机，在变形温度为1 000～1 200 ℃、应变速率为0.01～10 s－1、变形量为70%的条件下，研究和分析了2Cr12NiMo1W1V耐热钢的高温塑性变形和动态再结晶行为。结果表明，该耐热钢的真应力-应变曲线具有动态再结晶特征。再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加或应变速率的降低呈增加趋势，在变形温度为1 150～1 200 ℃，应变速率为0.01 s－1时，晶粒尺寸急剧增加。在真应力-应变曲线的基础上，建立了材料热变形本构方程，其热激活能为453.74 kJ/mol。根据峰值应力绘制了合金的热加工图并获得在各加工条件下的效率值，合金的最佳热加工区间为变形温度为1 000～1 150 ℃、应变速率为0.1～1 s－1以及变形温度为1 060～1 125 ℃、应变速率为0.1～10 s－1。     

镍基变形高温合金CDS&W FGH96热变形行为研究

随着新一代低油耗和高推重比航空发动机的发展,对新型涡轮盘合金提出了更高的要求。FGH4096是典型第二代高强和高损伤容限型涡轮盘合金,长期使用温度为700~750℃,采用粉末冶金(P/M)工艺制备。本文采用电渣重熔连续定向凝固(ESR-CDS)技术和多向锻造技术制备了低偏析的FGH96合金(命名为CDSW FGH96)锻坯,通过等温热压缩实验研究了锻态合金在温度范围为1060~1140℃,应变速率范围为0.001~0.100 s-1的热变形特点。结果表明,随着温度的增加,再结晶(DRX)分数先减小后增加;弥散细小的γ'相颗粒阻碍动态再结晶形核,而尺寸较大的相颗粒在一定程度上可大大降低对动态再结晶的这种阻碍作用;动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的降低而降低。通过流变行为计算得到热变形激活能为1289 k J·mol-1,并提出了合金CDSW FGH96高温变形本构方程。借助于场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)阐述了动态再结晶机制为应变诱导原始晶界形核和第二相位错塞积形核。     

Hastelloy C-276合金高温压缩的动态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟机上对Hastelloy C-276(C-276)合金在变形温度为1 000~1 250℃和应变速率为0.01~10.00s~(-1)的变形条件下进行了高温压缩试验,研究了C-276合金热变形过程中组织演变和动态再结晶行为。结果表明,随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒尺寸增大,动态再结晶进行得越充分;随着变形程度的增加,动态再结晶体积分数增大,动态再结晶晶粒略有长大;该合金发生动态再结晶的临界应变ε_c与Z参数和ε_p之间的关系分别为:ε_c=7.67×10~(-4)Z~(0.144),ε_c≈0.78ε_p;该合金动态再结晶形核机制主要为晶界弓弯形核机制,也存在孪生诱发动态再结晶形核机制。C-276合金热变形过程中晶粒得到显著细化,组织的均匀性得到有效改善,选用适宜的热加工工艺,可以获得细小均匀的组织。     

不同原始组织Ti80合金热变形行为及组织演变规律研究

通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)、变形量20%～60%条件下的热变形行为及组织演变。结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主。低应变速率条件下(0.01 s~(-1)),等轴组织的流变应力峰值高于魏氏组织,高应变速率条件下(1～10 s~(-1))则相反。相同变形参数下,原始组织类型对合金显微组织演变有显著影响。在β相变点以下,随着变形温度升高,等轴组织基体中初生α相减少,次生片状α相破碎形成不规则小颗粒;魏氏组织晶界α相完全破碎,β晶粒内部大部分片状α相破碎形成等轴颗粒,只保留少量不同位向集束状α相。随着变形量增大,等轴组织中α相再结晶晶粒尺寸增大明显,魏氏组织中集束片状α相逐渐被破碎,形成细小的短条状和等轴再结晶α晶粒。     

Fe-28Mn-10Al-0.8C的热压缩行为及微观组织结构转变

通过Gleeble-3500热模拟机研究了铸态Fe-28Mn-10Al-0.8C低密度高强钢在850～1050℃温度范围和0.01～10 s^-1应变速率范围内的热压缩行为和组织转变。实验结果表明，Fe-28Mn-10Al-0.8C钢的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)行为与变形温度、应变和应变速率直接相关。基于双曲正弦函数和线性拟合，实验钢的可用活化能(Q)为454.64 kJ/mol。给出了实验钢在热压缩变形过程中的组织演变和动态再结晶过程：变形温度的升高或应变速率的降低，可促进奥氏体的动态再结晶和晶粒长大；随着应变速率的增加，会得到更细小的奥氏体动态再结晶晶粒。     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为0.01～10 s~(-1)的变形条件下开展了单道次等温压缩试验。研究结果显示,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为1.0～10 s~(-1)的变形范围内,钢虽发生了完全的动态再结晶,但应力应变曲线未表现出明显的应力峰值;钢的动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低逐渐增大,当应变速率为0.01 s~(-1)时,动态再结晶晶粒发生长大。采用双曲正弦函数构建了Cutom 450钢的热变形方程,并建立了钢的动态再结晶动力学、临界应变、峰值应变及动态再结晶晶粒尺寸与Zener-Holloman参数的定量关系。     

700℃超超临界锅炉材料GH4700合金热压缩行为

利用变形温度为1120~1210℃、应变速率为0.1~20 s-1以及变形量为15%~60%的等温热压缩实验研究了GH4700合金的热变形行为.通过对低温和高应变速率条件下的形变热效应进行修正,得到准确的流变曲线,推导出描述峰值应力与温度和应变速率等变形参数的本构方程,并得到GH4700合金热变形表观激活能为322 kJ.组织分析表明,动态再结晶是热变形过程中最主要的软化方式,再结晶形核方式为应变诱发晶界迁移,变形温度升高和应变速率增大均有利于再结晶形核.再结晶发展阶段,随着变形量的增大和变形温度的升高,动态再结晶比例增加,在应变速率-温度坐标中,再结晶比例等值线呈反"C"形式.采用分段函数描述了不同应变速率下GH4700合金动态再结晶晶粒尺寸与变形参数的关系.      

加工参数对Ti2041合金热变形行为及组织演变的影响

采用Gleeble-3800热模拟试验机对Ti2041合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度为650～900℃、应变速率为0.001～1.000 s-1和最大变形量为60%下的高温热变形行为。分析了不同变形工艺参数对微观组织的影响规律。结果表明：合金的峰值应力值随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。随着变形温度、应变速率和变形量的增大,变形组织中的动态再结晶现象越明显,晶粒尺寸逐渐减小,合金的显微硬度逐渐增大。通过提高变形温度、增大应变速率和变形量达到了细化晶粒的效果;随着保温时间的增加,晶粒尺寸越大,合金的显微硬度值也逐渐降低。基于实验数据,建立了含Z参数的应变补偿Arrhenious本构方程,具有较高的精度,其相关系数值达到了0.99295,平均相对误差为7.63%,预测值偏差在15%以内的数据点达92.82%。     

904L不锈钢动态再结晶行为

采用单道次热压缩试验,研究了904L钢在不同变形温度、不同应变速率下的真应力-应变曲线以及组织形貌,阐明了热加工过程中热变形参数对其在变形过程中发生的动态再结晶行为及微观组织演变规律的影响,揭示了其相应的软化机制。结果表明:变形温度越高,流变应力越小,动态再结晶体积分数越高,晶粒尺寸越大;同温度下,变形速率越小,应力峰值越小,晶粒尺寸越大且晶界越平直化;904L钢的动态再结晶行为随着变形温度的升高,应变速率的减小,应变量的增大而进行得越充分且较高的变形温度有利于动态再结晶的进行。     

904L不锈钢动态再结晶行为

采用单道次热压缩试验,研究了904L钢在不同变形温度、不同应变速率下的真应力-应变曲线以及组织形貌,阐明了热加工过程中热变形参数对其在变形过程中发生的动态再结晶行为及微观组织演变规律的影响,揭示了其相应的软化机制。结果表明:变形温度越高,流变应力越小,动态再结晶体积分数越高,晶粒尺寸越大;同温度下,变形速率越小,应力峰值越小,晶粒尺寸越大且晶界越平直化;904L钢的动态再结晶行为随着变形温度的升高,应变速率的减小,应变量的增大而进行得越充分且较高的变形温度有利于动态再结晶的进行。