5052铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟机上,采用高温等温压缩,在应变速率为0.001~10 s-1和变形温度为300℃~500℃条件下对5052铝合金的流变应力行为进行了研究。结果表明:在应变速率为0.1 s-1(变形温度为420℃~500℃)以及应变速率为0.01和0.001(变形温度为300℃~500℃)时,5052铝合金热压缩变形出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。可采用Zener-Hol-lomon参数的双曲正弦函数来描述5052铝合金高温变形时的流变应力行为;在获得的流变应力σ解析表达式中A、α和n值分别为12.68×1011s-1,0.023MPa-1和5.21;其热变形激活能Q为182.25 kJ/mol。     

粉末冶金Ti-1.5Fe-2.25Mo钛合金的热变形本构方程

采用元素粉末法制备Ti-1.5Fe-2.25Mo合金,在Thermec-Master Z热模拟机上对该合金进行等温压缩试验。实验温度为650～900℃,变形速率0.01～10 s-1。以经典的双曲正弦形式的模型为基础,对热模拟真应力-真应变曲线进行计算和分析,建立粉末冶金Ti-1.5Fe-2.25Mo合金高温本构方程。研究表明,β相区等温压缩时,合金流变应力快速达到峰值然后进入稳态流变变形阶段,应力指数n=4.24,应变激活能Q=378.01 kJ/mol。而在α+β两相区等温压缩时,合金在较低应变速率(≤0.1 s-1)下,曲线经过应力峰后出现不同程度的加工软化现象;在应变速率≥1 s-1条件下,呈现出1种稳态变形,热变形的应力指数n=6.77,应变激活能Q=257.73 kJ/mol。所得结果为粉末冶金钛合金锻造成形提供了一定的理论依据。     

Hastelloy C-276镍基合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Hastelloy C-276镍基合金在0.01～10 s-1、1000～1250℃、应变量0.7条件下的高温恒温压缩变形行为,对热压缩后的组织进行了金相显微分析。结果表明:C-276合金热变形流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大。热变形过程中发生了动态再结晶,当温度T≥1200℃时,发生了完全动态再结晶,T<1200℃时,发生部分动态再结晶。热变形流变应力可用Zener-Hollomon参数来描述,根据修正后的流变应力曲线建立了Hastelloy C-276合金峰值应力下的高温变形本构方程,热变形材料常数为:激活能Q=446.51 kJ·mol-1,α=0.0037346,n=4.42851,A=1.11×1016。     

低合金微碳钢的热变形行为及本构方程

在Gleeble-3800热模拟试验机上以微碳钢为研究对象,研究了在350 ℃、400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、750 ℃和0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1条件下的热变形行为,并分析变形后的组织特征,构建温变形本构方程.结果表明,微碳钢的流变应力在变形初期随着应变的增大而增加,而在出现峰值后逐渐趋于平稳,当温度高于750 ℃时会出现明显的加工软化; 运用Sellars-Tegart方程,通过拟合模型中各参数, 获得微碳钢的热变形激活能Q为364.894 kJ/mol,并建立了流变应力模型.      

Ti—10V—2Fe—3Al合金的热变形行为

本文测试了Ti-10V-2Fe-3Al合金在700～950℃温度范围内,5×10~(-3)s~(-1)～10s~(-1)七个应变速率下的真应力-应变(σε)曲线,分析了变形组织,并对β区动态再结晶的形核机制进行了探讨。结果表明,在β区850～950℃下,应变速率ε=1s~(-1)～10s~(-1)范围内变形时,动态回复是主要软化机制,经计算得:应力指数n=4.1,激活能Q=195kJ/mol;当 ε≤10~(-1)s~(-1)时,有动态回复和动态再结晶两种软化机制,此时n=3.9,Q=157kJ/mol。α+β区变形时,有动态回复和动态再结晶两种软化机制。     

30%SiC_p/2024A1复合材料的热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对30%SiCp/2024A1复合材料在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10 s-1条件下进行热压缩试验,研究该合金的热变形行为与热加工特征,建立热变形本构方程和加工图。结果表明,30%SiCp/2024A1复合材料的流变应力随温度升高而降低,随应变速率增大而升高,说明该复合材料是1个正应变速率敏感的材料,其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,在实验条件下平均热变形激活能Q为334.368 kJ/mol。热加工图表明30%SiCp/2024Al复合材料最适合加工的条件是变形温度为500℃,应变速率为0.01 s-1     

5A30铝合金板高温拉伸本构关系研究

采用拉伸试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对5A30铝合金进行高温拉伸实验,研究了该合金在变形温度为300～500℃,应变速率在0.01～10 s-1的高温流变变形行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金流变应力的大小有显著影响。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。5A30铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,从流变应力、应变速率和变形温度的相关性,得出了该铝合金板材高温变形的材料常数和本构方程。计算出5A30铝合金板的变形激活能为Q=201.1 kJ.mol-1,材料常数为A=7.44×1013 s-1,n=4.3135,α=0.02 mm2.N-1;计算得到了5A30铝合金Arrhenius方程;利用双曲正弦模型,得到高温拉伸峰值应力和Z参数的解析式。     

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.     

孪生诱导塑性钢的高温变形行为

 通过单道次压缩实验，研究了孪生诱导塑性钢，即TWIP钢在800~1 000 ℃、应变速率=001~500 s-1条件下的热变形行为及其组织变化。结果表明，TWIP钢的热变形激活能Q=489972 kJ/mol，在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程；采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件，得知：Z≤676×1020时，易发生动态再结晶，此时TWIP钢具有较好的热加工性能。     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100~1250℃、应变速率为0.01~1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200~1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.      

7085铝合金热变形的流变应力行为和显微组织

采用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩实验,研究7085铝合金在变形温度为350~470℃、应变速率为0.001~1 s?1条件下的流变应力变化规律和变形后的显微组织。研究表明:7085铝合金的流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程描述为ε=A[sinh(ασ)]nexp(?Q/RT),也可用Zener-Hollomon参数来描述,其参数A、α、n以及热变形激活能Q分别为2.722 54×1011s?1、0.016 03 MPa?1、6.259以及176.58 kJ/mol。随着温度升高和应变速率降低,合金的主要软化机制由动态回复逐渐转变为动态再结晶。     

03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢的热变形行为及热加工图

关键词：双相不锈钢； 流变曲线； 本构方程； 热加工图     

BT25钛合金高温变形行为

对BT25钛合金在温度为950~1 100 ℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,分析了热力学参数对流变应力和微观组织的影响,并以Arrhenius方程为基础,构建了本构方程,最后进行了验证.结果表明:BT25合金在相同温度和应变速率下变形,变形量越大,动态再结晶越充分并细化了晶粒.相同变形量,变形温度越低,应变速率越高,动态再结晶晶粒尺寸越细小;流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的升高而减小;BT25合金在α+β两相区（950~1 010 ℃）Q=763.51 kJ/mol,β相区（1 040~1 100 ℃）Q=231.36 kJ/mol.      

热轧低碳钢高温变形行为与显微组织

采用 Gleeble-1500试验机对低碳钢进行热变形试验,获得了真应力-真应变曲线,进而研究了变形温度为900~1200℃,应变速率为0·1~10 s－1对材料热变形行为的影响。通过非线性回归获得了材料在不同变形条件下的材料常数,建立材料的热变形本构方程,进而分析了热变形低碳钢的微观组织演变及极限压缩率的变化规律。结果表明：基于热变形方程真应变为0·5时的热变形激活能Q为216·95 kJ/mol,利用该本构方程计算的峰值应力与试验得到的应力-应变曲线的峰值应力吻合较好;应变速率1 s－1,变形温度1100℃下的显微组织较其他温度相比都要细小、均匀,此时其极限压缩率最大可以达69％,可在此工艺条件下实现较大的塑性变形,且变形后具有较好的综合力学性能。     

Influence of Initial Microstructure on Warm Deformation Processability and Microstructure of an Ultrahigh Carbon Steel

Various isothermal compression tests are carried out on an ultrahigh carbon steel(1.2% C in mass percent), initially quenched or spheroidized,using a Gleeble-3500system.The true stress is observed to decrease with increasing temperature and decreasing strain rate.The true stress of the initially quenched steel is lower than that of the initially spheroidized steel at high deformation temperature(700℃)and low deformation strain rate(0.001s-1).The value of the deformation activation energy(Q)of the initially quenched steel(331.56kJ/mol)is higher than that of the initially spheroidized steel(297.94kJ/mol).The initially quenched steel has lower efficiency of power dissipation and better processability than the initially spheroidized steel.The warm compression promotes the fragmentation and the spheroidization of lamellar cementites in the initially quenched steel.The fragmentation of lamellar cementites is the spheroidizing mechanism of the cementites in the initially quenched steel.Results of transmission electron microscope investigation showed that fine grains with high angle boundaries are obtained by deformation of the initially quenched steel.     

稀土Ce对18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热压缩性能的影响

摘要：采用Gleeble-1500D 热模拟机对加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢进行热压缩测试,测定变形温度为1273~1473K和应变速率为0.01~10s-1时热变形的应力 应变曲线,采用Zener Hollomon参数法构建高温本构方程,计算能量耗散图,并且采用场发射扫描电镜对高温变形组织进行研究。结果表明：加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热变形激活能为437.85kJ/mol,与未加稀土试验钢的变形激活能数值相比没有明显差异;能量耗损图表明加入质量分数0.0063%Ce的试验钢热加工最优区域范围为1370~1473K的温度范围内应变速率大于1s-1,峰值效率大于0.2的区域;钢中的稀土复合夹杂随基体产生塑性变形改善了试验钢的加工性能。     

铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能和变形机制.在300~450℃条件下,分别以恒定拉伸速率10-3 s-1和10-2 s-1进行拉伸至失效试验,在真实应变率为2×10-4~2×10-2 s-1的范围内进行变应变率拉伸试验.当拉伸速率为10-2s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过100%;当拉伸速率为10-3 s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过200%,该条件下的应力指数n≈3,蠕变激活能Q=148.77 kJ·mol-1,变形机制为溶质牵制位错蠕变和晶界滑移的协调机制.通过光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察显示试样断口处存在由于发生动态再结晶和晶粒长大而形成的粗大晶粒,断裂形式为空洞长大并连接导致的韧性断裂.      

含4.35%铜抗菌不锈钢的热变形行为

 含铜奥氏体不锈钢具有优异的抗菌性能而广泛应用在食品加工、医疗等领域,然而铜的加入会显著影响不锈钢的加工性能。用Gleeble-3800热模拟试验机对含铜4.35%奥氏体抗菌不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了不锈钢在变形温度为900~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s-1和变形量为50%下的高温变形行为,构建了反映其材料特性的本构方程,使用金相显微镜观察了热变形后的微观组织,分析了各变形工艺下的微观组织演化规律,为含铜不锈钢的加工成型工艺及组织优化提供了理论参考。结果表明,4.35%Cu-304L钢的流动应力对变形工艺是敏感的,应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。采用得到的应力应变曲线建立了一种基于Arrhenius的5阶多项式拟合的应变补偿本构模型,根据此模型计算了相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.972和9.03%,这表明所构建模型可以准确地反映含铜不锈钢的流动行为。结合微观组织发现较高的温度和较快的应变速率有利于再结晶的发生,由于0.01 s-1低应变速率提供的变形能低,在变形温度为1 100 ℃、应变速率为0.01 s-1时仍存在初始变形晶粒;在变形温度为900 ℃、应变速率为10 s-1下的晶粒畸变严重,且存在明显的由位错塞积形成的变形带,该变形条件下易导致裂纹的发生;在变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1下晶粒细化且均为等轴晶,这表明发生了完全再结晶。因此,针对4.35%铜不锈钢应考虑以变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1作为其热加工范围。     

Q345E钢奥氏体动态再结晶行为研究及数学模型的建立

利用Gleeble-3800热模拟试验机对低合金高强度结构钢Q345E在1150~800℃之间的奥氏体动态再结晶及动态相变行为进行研究。确定了试验钢Q345E奥氏体动态再结晶的临界应变条件;研究了变形温度、应变速率等变形条件对试验钢奥氏体动态再结晶的影响,通过高温热力学模拟试验得到了Q345E钢在不同变形条件下的流动应力曲线,得出了动态再结晶激活能为467.767kJ/mol,通过对实验数据的拟合回归分析,建立了动态再结晶热变形模型和峰值应力、峰值应变与Z因子的关系,为控制该钢的组织和性能提供了基本依据。