铝合金2219-O热拉伸流变行为研究

通过热拉伸实验,研究了在变形温度473~673 K、应变率0.001~0.1 s~(-1)条件下铝合金2219-O流变应力的变化规律,并建立材料本构关系。实验结果表明:在所研究的温度和应变率范围内,铝合金2219-O流变应力受到加工硬化和动态回复软化机制的综合影响,随着温度的升高,两种机制逐渐达到平衡状态。该材料属于正应变率敏感材料,流变应力随应变率的增加而增大,随温度的增加而降低。基于Hollomen模型,通过考虑应变、应变率和温度之间的耦合效应,建立了中高温下铝合金2219-O材料本构模型。流变应力的预测值与实验值对比表明该模型能够准确地反映铝合金2219-O热拉伸流变行为。     

热处理对2519铝合金应力腐蚀开裂敏感性的影响

通过慢应变速率拉伸测试、扫描电镜及透射电镜分析等研究了2519铝合金在T6、T8热处理状态下,在空气和3.5%(质量分数)的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,研究了应变速率对2519铝合金SCC行为的影响。结果表明:同一热处理状态下,2519铝合金在3.5%的NaCl溶液中应力腐蚀开裂敏感性高于干燥空气中;在应变速率为1.33×10-5s-1时,其SCC敏感性比应变速率为6.66×10-5s-1时的敏感性大;同一应变速率下,T6状态比T8状态SCC敏感性大,T8状态时抗应力腐蚀性能比T6状态时好。     

2219铝合金高温塑性变形应变补偿的本构模型

利用Gleeble-3500热压缩试验机,在不同的应变速率(0.01～01 s~(-1))和温度(350～500℃)获得了2219铝合金的真应力-真应变曲线,研究了2219铝合金的高温流动特性。然后,考虑到应变的影响,建立了应变补偿的双曲正弦本构模型。结果表明:2219铝合金流动应力随着变形温度降低和应变速率升高而增加。建立的应变补偿的双曲正弦模型能够很好地预测2219铝合金在高温变形过程中的流动行为。     

不同热处理状态的2219铝合金动态加载下力学行为和断裂机制研究

本文通过分离式霍普金森拉杆实验，研究了不同热处理状态的2219铝合金在动态加载下的力学行为和断裂机制。结果表明：2219-T6和2219-T4的抗拉强度和应变率敏感性随着应变率的增加而增加，而2219-O的则先增加后减小，且2219铝合金的应变率敏感性和应变硬化率随着应变的增加而减小；在动态加载下，材料在较高的应力集中程度下形成了局部的解理及第二相颗粒碎裂的形貌，且在较高应变率(≥650 s-1)下，随着应变率的增加，应力集中程度更高，解理形貌的占比也越大，同时由于材料在裂纹扩展的同时依旧可以发生一定量的变形，使得材料整体在较高应变率(≥650 s-1)下具有更高的成形极限，也导致材料在较高的加工硬化下形成具有低塑性特征的断口。     

不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响

分别对完全退火态和固溶淬火态2219铝合金板材进行准静态成形条件和电磁成形条件下的单向拉伸实验、平面应变实验和双向拉伸实验,建立了2219铝合金的成形极限图并研究了不同热处理状态下成形速率对2219铝合金成形极限的影响规律。结果表明,固溶淬火会显著提高2219铝合金的强度,降低2219铝合金的断后伸长率;准静态成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.76%、37.98%、39.54%;电磁成形条件下,完全退火态2219铝合金在以上三种典型应变状态下的极限应变比固溶淬火态2219铝合金分别高14.51%、38.03%、33.33%;完全退火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的极限应变比准静态成形条件下分别高16.08%、24.38%、18.76%;固溶淬火态2219铝合金在电磁成形条件下以上三种典型应变状态下的的极限应变比准静态成形条件下分别高16.34%、24.20%、30.94%,电磁成形可有效提高2219铝合金的成形极限,改善2219铝合金的成形性能。     

热处理对开孔泡沫Al-Mg-Si合金性能的影响

研究热处理对渗流法生产的开孔泡沫AlMgSi合金在动态(～2.1×103s-1)和准静态(1.0×10-3s-1)加载条件下压缩力学性能及能量吸收特性的影响。分别在MTS810材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对泡沫铝合金材料在加工态(F)、时效处理(A)和固溶处理加时效(T6)三种状态下进行了单向压缩实验。结果表明:与加工态下相比,经时效硬化及T6强化的泡沫铝合金的动态和静态压缩强度提高、平台区缩短,而且均表现出对应变率的敏感性。尤其值得注意的是纯时效硬化与T6强化相比,不经固溶处理就可达到提高平台应力及单位体积能量吸收量的目的,是一种值得推广的泡沫铝合金强化处理方法。     

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。     

不同应变速率下5083铝合金的拉伸性能及断口形貌

运用材料试验机和分离式霍普金森拉杆(STHB)装置对两种不同热处理状态的5083铝合金在不同应变速率(500s-1,1000s-1和2000s-1)下的力学行为进行了试验研究,并对其断口形貌进行观察.结果表明,5083铝合金属于低应变速率敏感型的材料,随应变速率的增加,流动应力略有增加.5083铝合金在低应变速率下的断裂以剪切断裂为主,在高应变速率下的断口由大量的韧窝组成,呈典型的穿晶韧性断裂.     

6061铝合金材料常数的研究

通过热压缩试验,研究了6061铝合金材料的流动应力与温度、应变速率和应变之间的关系。根据试验数据,采用一元线性回归方法,确定了该材料的常数,如:激活能Q、应力指数n、应力水平参数α和结构因子A。研究表明,高温压缩变形时,6061铝合金的软化中动态回复是主要的;6061铝合金是正应变敏感材料。     

高温、高应变率下TB6钛合金的动态压缩性能

利用高温Hopkinson压杆试验系统,对TB6钛合金分别进行应变率为3000 s~(-1),不同温度下(550～850℃)的动态压缩力学性能测试,得到材料在不同温度和应变率耦合作用下的真应力-应变曲线,考察材料流动应力的温度和应变率敏感性。结果表明,在高应变率条件下,材料具有一定的应变率增强、增塑效应,随着温度的升高,塑性变形产生的绝热升温热软化作用增强,剪切带长度增加;材料在750℃表现出反常的应变率软化现象,剪切带分叉可能是造成强度下降的原因。     

AM80-xSr-yCa镁合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对一种新型AM80-xSr-yCa镁合金进行高温压缩变形实验,研究其在温度300℃~450℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的流变行为。高应变速率下,试样的变形热带来的温升不可忽略,对真应力-真应变的测量值进行相应修正后,求得了本构方程中的系列常量。结果表明,应变速率和变形温度的变化,强烈影响着合金流变应力的大小,流变应力值随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;金相组织观察表明,动态再结晶是该实验条件下晶粒细化和材料软化的主要机制,再结晶的程度主要受变形参数影响。变形温度越高,变形量越大,动态再结晶进行的越充分;应变速率越大,再结晶平均晶粒尺寸就越小。     

Ti-6Al-4V热变形行为及利用多项耦合进行本构关系修正

采用热模拟试验机对钛合金Ti-6Al-4V进行高温压缩试验,研究其在850~1100 ℃温度下,0.001~0.1 s?1应变速率的流动应力行为。结果表明:钛合金Ti-6Al-4V具有应变速率、温度敏感性;随着温度的升高和应变速率的减小,流动应力逐渐降低,加工硬化速率与动态软化速率达到动态平衡。通过分析工艺参数对材料参数的影响,发现合金的材料参数(N、A、Q)随变形条件的变化而变化。在传统双曲正弦函数型Arrhenius方程的基础上提出一种考虑应变速率、温度和应变耦合修正的双曲正弦本构方程,并用相关系数R和平均相对误差(AARE)来评价所建立的本构模型的准确性,定量分析结果表明,修正的本构方程能够较准确地预测钛合金Ti-6Al-4V的流动应力。     

Al-Mg-Si 合金的高温流变过程动态再结晶研究

采用热力模拟试验机对Al-0.83Mg-0.59Si铝合金进行热压缩实验,研究了变形温度300～500 ℃、变形速率0.001～10 s-1下材料的动态再结晶行为。实验得到Al 0.83Mg 0.59Si合金在300～500 ℃变形时,软化机制以动态再结晶为主;流变应力会随着变形温度的降低和变形速率的升高而升高,较低变形速率下,动态再结晶行为更充分,应力软化现象更明显。统计实验所得流变应力曲线数据,建立了热变形本构方程,确定了合金热变形激活能Q为480.243 kJ/mol 。基于加工硬化率曲线,建立了其动态再结晶临界应变模型。结果表明,Al-0.83Mg-0.59Si铝合金的流变应力随温度的升高和变形速率的降低而降低,动态再结晶是其主要的软化机制。临界应力与峰值应力存在线性关系：σc=0.85σp-5.061 58。引入Zener Hollomon参数来描述变形条件对临界条件的影响,得到临界应变与Z参数的关系为：εc=0.000 134Z0.051 64。     

高强7A62铝合金动态力学响应及其J-C本构关系

利用万能试验机和Hopkinson拉杆(SHTB)对7A62铝合金进行了准静态和动态拉伸性能测试,研究该合金室温及高温塑性流动应力动态响应特征,结合OM、SEM、TEM、DSC、LFA等测试对该合金的物理性能及原始微观组织进行分析。结果表明:7A62铝合金在大量高密度细小沉淀析出物粒子及亚微米级高熔点平衡析出粒子复合强化作用下,准静态屈服强度可达608 MPa。在室温动态变形过程中,该合金应变率强化效应显著。随着应变率高于684 s^-1时,合金屈服强度对应变率敏感性显著增强。在1100 s^-1、25~500℃条件下,合金表现出温度敏感性的沉淀强化相回溶及动态再结晶的热软化效应,500℃高温动态屈服强度超过200 MPa。在动态力学性能变化规律的基础上,建立了7A62铝合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型。     

6016铝合金热变形实验模拟热轧显微组织演变(英文)

采用Gleeble-1500热模拟机研究6016铝合金单道次高温压缩变形时的显微组织演变。采用光学显微镜和透射电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织形貌特征。结果表明:在高温压缩变形时,该合金的变形激活能为270.257kJ/mol,硬化指数为8.5254;流变应力双曲正弦的自然对数值与温度补偿Zener-Hollomon参数自然对数值成线性关系;合金低温、低应变速率时的主要变形组织为动态回复组织,而高温变形时产生局部动态再结晶组织;该铝合金高温变形时的主要软化机制为动态回复,只有在高温、高应变速率下发生部分的动态再结晶;合金平均亚晶粒尺寸随温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数的升高而减小。     

7055铝合金高温塑性变形的热模拟研究

采用Gleeble-1500D热模拟机研究了7055铝合金在应变速率为0.01、0.1和1s-1、变形温度为300～450℃,最大真应变为0.7条件下的高温塑性变形行为,分析了合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算了合金高温塑性变形时的变形激活能,并观察了合金变形过程中显微组织变化情况。结果表明:合金在热变形过程中流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,7055铝合金的高温塑性变形行为可以用包含Zener-Hollomon参数的流变应力方程进行描述。该合金在实验条件范围内热变形以动态回复为主要软化机制并伴随极少量的再结晶发生。     

7075-T6铝合金的高温成形性能和微观组织

采用等温拉伸试验,研究了温度对7075-T6铝合金板材力学性能的影响规律。通过金相观察和断口形貌分析,讨论了7075-T6铝合金板材高温拉伸变形的微观组织变化和断裂失效机制。结果表明,随温度升高,材料强度和硬度逐渐降低,断后伸长率总体上呈上升趋势,但在250 ℃时出现低值。温度低于200 ℃,应力随应变先快速增加后缓慢增加,应变硬化占主导作用,主要的软化机制为动态回复;200 ℃时,应力峰值后保持平稳,应变硬化和回复软化相互平衡;高于200 ℃,应力随应变快速增加到峰值后逐渐减小,动态再结晶软化占主导作用。250 ℃时,由于动态再结晶软化占主导作用,应力下降,塑性显著下降;300 ℃时,再结晶过程完成,且晶粒沿拉伸方向拉长,韧窝深度加深、平均尺寸增大,材料塑性提升。     

Al-5Zn-2Mg合金在动态回复过程中的流变软化与微观组织演变(英文)

将7005铝合金在变形温度为300~500°C、应变速率为0.05~50 s-1的条件下进行等温压缩实验,研究材料的流变应力行为及微观组织演变规律,使用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射花样(EBSD)等方法观察、分析热压缩试样。通过计算得到7005铝合金的激活能为147 kJ/mol,与纯铝的晶格自扩散能(142kJ/mol)相近。7005铝合金热变形过程中主要的恢复机制为动态回复。在高应变速率(50 s-1)条件下,试样由于变形温升的影响会发生流变软化。经过温升修正后,在较高变形温度下材料依然存在软化现象。通过微观组织分析可知,该现象主要与材料动态回复过程中晶界迁移引起的晶粒粗化有关。     

半固态7050铝合金热压缩变形行为

在Gleeble-3500热模拟机上对半固态7050铝合金进行了高温热压缩试验,研究了该合金在变形温度为420～465℃、应变速率为0.001～0.100s-1条件下的流变应力行为以及变形过程中的显微组织。结果表明,流变应力在变形初期随着应变的增大迅速增大,出现峰值应力后逐渐平稳,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而下降;流变应力可以用双曲线正弦形式的关系来描述,通过线性拟合计算出该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。随着变形温度升高和应变速率降低,合金中拉长的晶粒变大,合金热压缩变形的主要软化机制为动态再结晶。     

6111铝合金热变形行为及本构方程

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6111铝合金在变形温度为350℃～550℃、应变速率为0.01s-1～10s-1的热变形流变应力行为。研究结果表明,6111铝合金为正应变速率敏感材料,且随着变形温度升高抗拉强度减小,其热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,软化机制主要为动态回复;采用Zener-Hollomon参数建立6111铝合金的本构方程,该方程可用于模拟6111铝合金材料一般加载情况下的热成形过程。