6061铝合金热变形行为及动态再结晶研究

通过Gleeble-3500热压缩模拟试验机对6061铝合金进行热压缩实验,借助金相显微镜和透射电子显微镜研究合金在变形温度为340℃?490℃,应变速率为0.001s-1?1s-1条件下热变形和动态再结晶行为。结果表明：合金的动态再结晶行为对变形温度和应变速率十分敏感,温度的升高和应变速率的减小都会促进动态再结晶的发生。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为235.155kJ·mol-1。采用加工硬化率-流变应力曲线确定了合金热变形过程中的临界应力（应变）和峰值应力（应变）与Z参数的关系模型。随着温度的升高和应变速率的减小,DRX临界应力(应变)和峰值应力(应变)而减小。依据Avrami方程建立了合金动态再结晶体积分数模型,动态再结晶体积分数随应变的增加,呈现先缓慢增加后迅速增加再缓慢增加的特征,所建模型能够较为准确的预测该合金的动态再结晶行为。     

7085铝合金的热变形组织演变及动态再结晶模型

通过等温压缩实验,系统研究热变形参数(变形温度、应变速率及应变量)对7085铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:升高变形温度以及降低应变速率,均有利于7085铝合金的动态再结晶发生,导致变形后的7085铝合金位错密度降低,再结晶晶粒尺寸增大;随着应变量的增加,变形后的合金位错密度降低,动态再结晶体积分数增大。采用线性回归方法建立包括峰值应变方程、临界应变方程、动态再结晶动力学方程以及动态再结晶晶粒尺寸方程的7085铝合金动态再结晶模型。     

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。     

ZK60镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学

采用Gleeble-1500热模拟机对ZK60镁合金在温度为200～400℃、应变速率为0.001～10s-1、最大变形量为60%的条件下进行恒应变速率高温压缩实验,研究高温变形过程中合金的动态再结晶行为;采用EM模型描述合金的动态回复曲线,以此为基础,得出ZK60合金热压缩过程中的动态再结晶动力学Avrami方程.利用有限元模拟合金热压缩过程中的动态再结晶.结果表明ZK60合金热压缩过程中由于存在动态再结晶的软化作用,流变应力达到峰值后逐渐减小,并最终达到稳态;随着变形量的增加和变形温度的升高,动态再结晶体积分数增加,合金变形更加均匀;随着应变速率的增加,动态再结晶分数有所减小,且.变形也更不均匀.     

细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形本构方程及组织演变模型EI北大核心CSCD

利用Thermecmastor-Z热模拟试验机,在变形温度为350~450℃、应变速率为0.001~1 s^(−1)条件下,对一种平均晶粒尺寸为4.1μm、室温抗拉强度达到324 MPa的细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行了热压缩变形试验。利用Arrenhenius模型描述该合金的热流变行为,并构建了热变形本构方程。结果表明:基于试验数据绘制的真应力−应变曲线显示出较为明显的动态再结晶行为特征。通过数据拟合得出再结晶临界应力约为峰值应力的0.851,临界应变约为峰值应变的0.309;建立了动态再结晶临界应变模型和变形温度为350、400和450℃,应变速率为0.01、0.1和1 s^(−1)条件下的动态再结晶体积分数预测模型。所建立的方程和模型可为细晶高强度Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形过程力学行为及组织演变行为的预测提供依据。     

橄榄球帽用6061铝合金在热变形过程中的组织及变形行为分析

采用电子万能实验机对橄榄球帽用6061铝合金进行热压缩变形实验,通过光学电镜分析该合金组织变化规律。结果表明,6061铝合金为典型柱状晶结构,应力-应变曲线满足动态再结晶过程。当变形量为60%,应变速率一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均随温度的升高而增加,但D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度升高而变小;当温度一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均是随应变速率的变大而不断降低,而D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度的增加而变小,随应变速率的变大而变大。     

TA15钛合金热变形参数对组织特征参数影响研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TA15钛合金进行等温压缩试验。根据试验获得的σ-ε曲线确定合金的再结晶体积分数,并对σ-ε曲线进行加工硬化处理确定再结晶临界应变,研究热变形条件对该合金再结晶临界应变和再结晶体积分数的影响。结果表明,动态再结晶临界应变随着变形温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;动态再结晶体积分数随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的增大而减小。TA15钛合金具有变形温度敏感性和应变速率敏感性,合理选择合金的变形温度和应变速率,可以控制合金性能及细化晶粒。     

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。     

GH696合金动态再结晶模型

采用热模拟压缩试验研究GH696合金在变形温度为880~1020℃、应变速率为0.01~10.0 s~(-1)、变形程度为30%~60%条件下的高温变形行为。采用金相显微镜对GH696合金高温压缩变形后的显微组织进行观察。结果表明:较高的变形温度和较低的应变速率有利于GH696合金的动态再结晶。采用加工硬化率-流动应力曲线确定GH696合金的动态再结晶临界应变,应用Avrami方程建立GH696合金的动态再结晶体积分数模型,并根据合金的金相定量试验结果建立GH696合金的动态再结晶晶粒尺寸模型。     

Al-Mg-Si铝合金热变形过程动态再结晶行为研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Al-0.62Mg-0.73Si铝合金进行了热压缩试验,研究了变形温度673~793K、变形速率0.001~1 s~(-1)下材料的动态再结晶行为。采用临界条件动力学模型确定了该材料在不同热变形参数下的临界条件,依据修正的Avrami方程建立了Al-0.62Mg-0.73Si铝合金动态再结晶体积分数模型,同时分析了材料热变形后的组织演变规律。结果表明:材料在热变形过程中,真应力随变形温度的降低而升高,随应变速率的下降而减小;变形温度与应变速率的升高均能促进动态再结晶行为的发生;温度的升高能够有效地促进材料的软化,并提高动态再结晶晶粒的长大速度。     

2A14铝合金的动态再结晶模型及热变形组织演变

为研究2A14铝合金的动态再结晶模型和热变形组织演变规律,在Gleeble-3500试验机上对2A14铝合金进行等温压缩,试验温度为573~773 K,应变速率为0.01~10 s~(-1),压下量为60%,变形后淬火保留高温组织。通过其流变应力曲线,建立临界应变和峰值应变的关系,并建立动态再结晶体积分数预测模型。通过对其组织晶粒演变分析,发现动态再结晶晶粒与变形温度和速率关系密切,会随着温度的增高,应变速率的降低而增大。     

反应堆耐压壳体用Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800型热模拟试验机对经过三次真空自耗熔炼的Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr(wt%)合金进行热模拟等温压缩试验,研究了在750~900℃及0.001~1s_-1应变速率下的高温流变行为及再结晶行为。结果表明,在合金的高温变形过程中,流变曲线呈现出明显的先硬化后软化的流变行为特征,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;造成该合金流变软化的主要原因是动态再结晶。动态再结晶的临界应变与峰值应变之间成线性关系,随着温度和真应变增加,再结晶体积分数呈“S”型增加;应变速率减小,再结晶体积分数也呈抛物线增长。合金的最佳高温塑形变形参数为：750℃/0.001-0.01s_-1和850-900℃/ 0.01-0.1s_-1。     

AZ80镁合金动态再结晶软化行为研究

采用等温压缩实验获得了变形温度为200~400℃,应变速率为0.001~1 s-1的AZ80镁合金的流变应力曲线,考虑动态硬化及软化特性描述了AZ80镁合金热变形过程动态再结晶主导的软化行为.提出基于动态材料模型的应变速率敏感性指数表征动态再结晶引起的能量耗散,该指数通过引入动态再结晶体积分数描述微观组织演化的耗散功.考虑变形温度和应变速率构建了不同应变的应变速率敏感性指数图,实现应变速率敏感性指数对动态再结晶软化行为的量化表征.在此基础上,研究了变形温度、应变速率对动态再结晶临界条件及演化过程的影响,重点分析了不同应变的应变速率敏感性指数图特征.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶软化临界应变减小,动态再结晶体积分数增加;应变速率敏感性指数与动态再结晶体积分数正相关,指数大于0.21的区域对应着高动态再结晶体积分数,且均位于低应变速率下,并通过动态再结晶软化的微观组织进行了验证.     

TiAl基合金动态再结晶临界模型建立

依据粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热模拟压缩实验结果,研究了变形温度为950～1150 ℃、应变速率为0.001～0.1 s(-1)条件下材料的流变力学行为。采用Poliak和Jonas所提出的临界条件动力学理论,确定了该合金的动态再结晶临界应变(ε_c)和临界应力(σ_c),揭示了变形温度与应变速率对ε_c和σ_c的影响规律。结果表明,温度补偿应变速率因子Z与ε_c、σ_c、ε_p(峰值应变)和σ_p(峰值应力)间的关系可以采用指数函数形式表征。建立了该合金动态再结晶临界发生模型:ε_c=1.2×10~(-3)Z~(0.147),动态再结晶临界应变与流变应力曲线峰值应变的比值约为 0.73。根据对模型的分析表明,临界应变与 Z 参数之间呈现正相关性,即随着 Z 参数的减小(变形温度升高或应变速率降低),材料发生动态再结晶的临界应变减小,说明变形温度的升高与应变速率的下降能够促进动态再结晶行为的发生。通过对热变形后微观组织的观察,验证了所建立动态再结晶临界模型的可靠性。     

晶粒度对690合金热变形特性的影响

利用物理模拟实验方法对具有不同晶粒尺寸的690合金试样进行热压缩变形实验,变形温度范围为1100～1200℃,应变速率分别为0.1,1,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析,建立了包含初始晶粒度参数的本构关系模型。结果表明:晶粒尺寸增大使690合金高温变形时的流变应力增加,发生动态再结晶的临界应变增大,动态再结晶体积分数减小,根据所建立的流变应力本构模型计算出的流变应力值与实验值相近,从而完善了690合金的热变形本构方程。     

铸态30Mn钢热变形过程中的动态再结晶行为

基于铸辗复合成形工艺,研究了铸态30Mn钢在变形温度为950~1150℃,应变速率为0.1、0.5和1 s-1时的热压缩变形中的动态再结晶行为。结果表明,在不同应变速率条件下,当形变温度高于1000℃时,所有试样都能发生动态再结晶。铸态30Mn钢动态再结晶激活能为305.83 k J/mol;临界应变与峰值应变的比值为0.57,临界应力与峰值应力的比值为0.90;分别建立了动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸模型;分析了不同变形条件的显微组织。     

基于热加工图的6061铝合金热压缩变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对6061铝合金进行等温热压缩试验,研究变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1、压缩量为60%条件下合金的热变形特性,分析其高温流变应力行为,依据动态材料模型建立热加工图并结合热变形组织分析6061铝合金的热变形机制。结果表明,6061铝合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而下降,其高温软化机制以动态回复为主;合金在高应变速率下普遍存在流变失稳,最佳热加工区间变形温度为430~450℃,应变速率为0.01~0.05 s~(-1),该工艺范围内合金出现了部分动态再结晶组织。     

AerMet100钢的热变形显微组织演变及动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强度钢AerMet100进行热压缩试验,研究其在变形温度为850~1 150℃和应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的动态再结晶行为。结果表明,通过分析应力-应变曲线的特征及金相观察,可知AerMet100钢在不同变形条件下呈现出加工硬化、动态回复及动态再结晶特征,且变形温度的升高与应变速率的降低均有利于发生动态再结晶。通过对热变形试验数据的分析计算,建立了高温变形本构关系,动态再结晶临界应变模型和动态再结晶体积分数模型。利用所建立模型对动态再结晶行为进行预测,得到变形温度的下降及应变速率的增加会推迟动态再结晶发生。     

6005A铝合金压缩变形组织分析及动态再结晶模型

为建立6005A铝合金的塑性变形的再结晶模型,该文采用Gleeble-1500试验机研究6005A铝合金的热压缩行为和微观组织。实验温度为623K、673K、723K、773K,应变速率为0.01s-1、0.1s-1、1s-1、10s-1,压缩量70%。结果表明,变形过程中发生了动态再结晶,应力随温度的升高和应变速率的减小而减小;其真应力出现峰值,利用应力应变和晶粒度等数据拟合6005A铝合金的Yada再结晶模型,并通过FEM仿真验证,表明平均晶粒尺寸和再结晶体积分数实验值与模拟值吻合良好。     

复合细化超细晶纯锆动态再结晶模型研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对晶粒尺寸为200~250nm的复合细化超细晶纯锆在变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~0.05 s^-1的范围内进行单向热压缩实验。结果表明:热加工参数对超细晶纯锆流动应力影响很大。通过实验数据以及显微组织分析可知,在较高的变形温度和较低的应变速率下更容易发生动态再结晶;构建了超细晶纯锆的临界应变模型,得出其温度补偿应变速率因子Z与εc(临界应变),σc(临界应力),εp(峰值应变)和σp(峰值应力)间的关系;建立了超细晶纯锆动态再结晶体积分数模型,可以看出其动态再结晶发生的阶段为应变0.1~0.45。