Ni60Ti40合金热压缩变形行为及机理

对Ni60Ti40合金高温变形行为及变形机理进行了研究。通过计算获得了该合金在不同变形工艺下的应变速率敏感性指数m和变形激活能Q的变化规律,分别构建了Prasad、Gegel、Malas、Murty和Semiatin等不同失稳判据下的动态材料模型热加工图及包含位错数量的变形机理图。应用热加工图理论分析了该合金的适合成形加工区和流变失稳区,运用变形机理图预测了该合金高温变形过程中基于柏氏矢量补偿的晶粒尺寸和基于模量补偿的流变应力下的位错演变规律及高温变形机理。     

基于热加工图的20CrMnTiH钢热成形性能及斜齿轮热成形模拟

针对齿轮材料20Cr Mn Ti H钢的热加工工艺优化的需求,建立了其基于动态材料模型(DMM)的不同应变下的热加工图,揭示了应变对其加工性能的影响规律,得到了成形过程中的安全区和失稳区,并获得了该材料最佳热加工工艺窗口。结合有限元组织模拟和微观组织观察分析,验证了热加工图的可靠性和其热变形组织模拟的准确性。基于DEFORM-3D建立了斜齿轮变形-传热-微观组织演化耦合的有限元模型,结合热加工图所获得的优化变形温度和变形速率区间,模拟分析了斜齿轮热精密成形微观变形规律。     

挤压态AZ81镁合金塑性加工性能的研究与分析

在Gleeble-1500D热模拟机上进行热压缩试验,研究了变形温度为320～440℃、应变速率为0.001～1 s<'-1>,最大变形程度为60%的条件下挤压态AZ81镁合金的高温流变行为.结果表明,采用加工理论分析材料的高温变形行为能准确反映出材料在不同变形条件下的组织演变规律.根据材料动态模型计算了挤压态AZ81合金的热加工图,结合显微组织观察结果分析了挤压态AZ81镁合金的热加工塑性变形性能,在变形温度320～440℃、应变速率0.001～1 s<'-1>,最大变形程度为60%的条件下,失稳判据ξ(ε)>0,说明AZ81镁合金在该条件下的塑性变形性能良好.热加工温度380～400℃、应变速率0.01～0.1 s<'-1>为最佳热加工工艺参数区.     

Ni60Ti40合金热压缩变形行为及机理（英文）

对Ni60Ti40合金高温变形行为及变形机理进行了研究。通过计算获得了该合金在不同变形工艺下的应变速率敏感性指数m和变形激活能Q的变化规律,分别构建了Prasad、Gegel、Malas、Murty和Semiatin等不同失稳判据下的动态材料模型热加工图及包含位错数量的变形机理图。应用热加工图理论分析了该合金的适合成形加工区和流变失稳区,运用变形机理图预测了该合金高温变形过程中基于柏氏矢量补偿的晶粒尺寸和基于模量补偿的流变应力下的位错演变规律及高温变形机理。     

中锰钢热变形行为及热加工图研究

在MMS-300热力模拟试验机上进行了单道次压缩实验,研究了一种超低碳中锰钢热变形行为及热加工图特点。结合金相组织分析了各加工失效区域主要失稳特性及失稳原因。结果表明:基于动态材料模型理论的热加工图及其失稳判据在实验中锰钢中有良好的适用性。根据材料功率耗散系数及流变失稳判据确定的最佳加工工艺参数域为1050~1150℃和应变速率0.01~0.1 s~(-1)。在该区域内,实验钢发生完全动态再结晶,钢的功率耗散系数在30%~44%。     

基于动态材料模型的Cr8钢的热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了高温压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0. 005～5 s~(-1)条件下的热变形行为。基于试验得到Cr8钢的真应力-真应变曲线,采用动态材料模型和Ziegler失稳判据建立了Cr8钢的热加工图。结果表明:当应变速率小于1 s~(-1)时,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态回复型特征;材料的失稳区主要发生在高应变速率的区域,并且随着应变的增加,功率耗散因子增加。根据已建立的热加工图,得到了Cr8钢的最佳加工工艺参数为变形温度1125～1190℃、应变速率0. 005～0. 01 s~(-1)。分析加工图中非失稳区的金相照片,该材料的显微组织发生了动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀;分析加工图中失稳区的金相照片,该材料的显微组织中出现了很多剪切带,验证了该热加工图的正确性。     

NiCoFeCrAl系高熵合金热加工图不同失稳判据比较

采用Gleeble-3800热模拟试验机对NiCoFeCrAl系高熵合金进行单道次热压缩实验研究,根据峰值应力构建了NiCoFeCrAl系高熵合金Arrhenius本构关系模型,运用Prasad、Murty、Gegel和Malas四种失稳准则,构建了不同失稳判据下的DMM热加工图,并对不同失稳判据在该合金热变形过程中的适用范围进行了分析与比较,确定了该合金的最佳热加工区间为温度为980~1010 ℃+应变速率为0.01~0.001 s^-1和温度范围为1050~1100 ℃+应变速率为0.01~0.1 s^-1,平均功率耗散率大于36%。借助EBSD显微组织分析,确定了热变形的软化机制随变形量的增大由动态回复向动态再结晶转变。     

基于热加工图的机床用双相不锈钢的热加工行为研究

采用Gleeble3800热模拟机对2205双相不锈钢进行高温热压缩变形实验,分析该材料在变形温度为950~1 100℃、应变速率为0.1~50.0 s~(-1),工程变形量为66.6%不变的条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了2205双相不锈钢的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区。得到2205双相不锈钢热变形激活能Qdef=405.8 k J/mol,结合热加工图确定了最佳的热加工区间为变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1.0 s~(-1)。为2205双相不锈钢的热加工工艺提供依据。     

基于动态材料模型和正交试验的直锥齿轮优化研究

基于动态材料模型的加工图技术被广泛用于设计和优化材料热加工工艺中。为了提高直齿锥齿轮的综合力学性能,基于Deform软件材料数据库建立了20GrMnTi钢的热加工图。分析了变行温度和应变速率对材料微观组织结构和性能的影响,确定了直齿锥齿轮热精密锻造工艺的参数范围。并以成形载荷、模具磨损为优化目标,选择锻造温度、模具运动速度、连皮厚度和飞边槽高度为优化变量,采用正交试验设计进行有限元数值模拟及其多目标优化分析。结果能为实际生产提供参考。     

Aermet100钢高温变形行为及热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1,变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为,并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律,建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图,并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区,分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。     

FGH96合金的热塑性变形行为和工艺

通过高温热压缩实验,得到了不同温度和不同应变速率条件下热等静压FGH96合金的真应力-应变曲线,在此基础上,建立了FGH96合金热塑性变形过程中的热加工图.通过对材料微观组织、应力应变响应及热加工图的对比分析,确定了优化的热塑性锻造窗口,提出了FGH96合金细晶盘坯锻造工艺.根据优化的热塑性锻造窗口,利用等温锻造工艺锻造出无开裂的细晶粒盘坯.     

AM355不锈钢的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟试验机对锻造态AM355不锈钢进行等温热压缩试验,应变速率选择0.01~10 s^-1,变形温度选择1173~1423 K。热变形后的组织通过光学显微镜、电子背散射衍射、透射电镜进行观察。基于Arrhenius模型采用峰值应力构建了本构方程,并对其改进得到了准确度更高的本构方程。采用动态材料模型构建了热加工图。由热加工图与变形后的组织得到了真应变为0.9时的热加工窗口。结果表明,适用于AM355钢的最优热加工区域为变形温度1250~1300 K、应变速率0.01~0.03 s^-1与变形温度1300~1400 K、应变速率0.01~10 s^-1及变形温度1400~1423 K、应变速率0.5~10 s^-1,该区域下能量耗散率均小于0.36,且发生了完全的动态再结晶。此外,还确立了完全动态再结晶时奥氏体晶粒尺寸d_drx与Z参数的关系。     

封严涂层材料及其可刮削性的评价

概述了涡轮发动机气路密封中几种常用的封严涂层;讨论了将"可刮削性"作为重要评价指标的意义;综述了美欧等国通过研制高速刮擦设备,进行模拟工况下的摩擦磨损试验,建立评价封严涂层的有效判据或磨损机制图的研究工作.指出我国开展封严涂层的研究方向是研制高速/高温的摩擦磨损试验设备,进行模拟工况下的摩擦磨损试验,探索评价封严涂层"可刮削性"的有效判据,从而指导封严涂层的成分优选和制备工艺的优化,以及预测封严涂层的可刮削性和服役条件.     

基于高速摄影技术的Ti60钛合金热压缩变形开裂准则研究

以Ti60高温钛合金为研究对象,提出一种采用高速摄影技术来确定钛合金热压缩过程中临界开裂应变的新方法,该方法通过采用2个对称分布的高速摄影仪来准确捕获裂纹形核的位置以及裂纹扩展路径,可成功地获得热变形过程中的临界开裂应变。最终基于Oh准则,通过引入Zener-Hollomon因子,建立了可以考虑温度和应变速率综合影响的Ti60钛合金热变形的韧性开裂准则。采用FORTRAN语言二次开发子程序将热变形开裂准则嵌入商用有限元软件DEFORM-3D中,对大规格Ti60合金铸锭热镦开裂行为进行预测,验证了模型的有效性。     

Compressive response and microstructural evolution of in-situ TiB2 particle-reinforced 7075 aluminum matrix composite

The hot forming behavior, failure mechanism, and microstructure evolution of in-situ TiB₂ particle-reinforced 7075 aluminum matrix composite were investigated by isothermal compression test under different deformation conditions of deformation temperatures of 300–450 °C and strain rates of 0.001-1 s^?1. The results demonstrate that the failure behavior of the composite exhibits both particle fracture and interface debonding at low temperature and high strain rate, and dimple rupture of the matrix at high temperature and low strain rate. Full dynamic recrystallization, which improves the composite formability, occurs under conditions of high temperature (450 °C) and low strain rate (0.001 s^?1); the grain size of the matrix after hot compression was significantly smaller than that of traditional 7075Al and ex-situ particle reinforced 7075Al matrix composite. Based on the flow stress curves, a constitutive model describing the relationship of the flow stress, true strain, strain rate and temperature was proposed. Furthermore, the processing maps based on both the dynamic material modeling (DMM) and modified DMM (MDMM) were established to analyze flow instability domain of the composite and optimize hot forming processing parameters. The optimum processing domain was determined at temperatures of 425-450 °C and strain rates of 0.001-0.01 s^?1, in which the fine grain microstructure can be gained and particle crack and interface debonding can be avoided.     

Optimisation of cold and warm workability of commercially pure titanium using dynamic materials model (DMM) instability maps

The deformation characteristics of commercially pure titanium under compression in the temperature range from 303 K to 573 K (30–300 °C) and at strain rates 0.07 s⁻¹, 0.11 s⁻¹, 8.5 s⁻¹ and 32 s⁻¹ have been studied with the view to characterising the flow instabilities occurring in the microstructure and to optimising the cold and warm workability using dynamic material model (DMM) instability maps. Conventional industrial machines such as hydraulic press, friction screw press and eccentric press are used to achieve the above strain rates. In the regime of investigated temperature and strain rate this material exhibits adiabatic shear deformation, dynamic strain ageing and flow localisation. The DMM stability criteria are used to identify the stable regime for ‘safe’ processing of the materials. DMM stability criteria predict a narrow triangular region in the temperature range from 548 K to 573 K (275–300 °C) and strain rate range from 10⁻² s⁻¹ to 10⁻¹ s⁻¹ as a stable region for deformation, which is the “optimal” domain for mechanical working of commercially pure titanium. Further, the DMM stability parameters obtained using the data generated from the tests conducted in constant true strain rate machine are also used to optimise the optimal domain to study the influence of machines on arriving at optimal domains using DMM methodology. It has been observed that the predictions of the DMM instability maps generated using the data obtained from conventional machines and constant strain rate servo-hydraulic machine are identical. The validity of this approach has also been demonstrated with forging and rolling trials at industrial scale.     

钛合金热变形过程中裂纹缺陷的预测

基于连续损伤力学(CDM)理论,同时考虑包括温度和应变速率在内的变形历史影响,建立TC11钛合金热变形过程中的损伤演化方程,提出宏观裂纹预测的断裂准则,并采用高温拉伸试验确定方程和准则中的参数。将提出的方法用于TC11合金热压缩变形过程中的数值模拟,模拟结果同实验结果的对比表明该方法可以很好地预测合金在热变形过程中裂纹的起裂和裂纹的扩展行为。     

基于热加工图的钼金属热变形特征研究

通过热压缩试验研究钼金属在应变速率为0.01～10 s-1,变形温度为900～1450 ℃条件下的热变形性能,建立了基于流变应力的钼金属热变形的本构方程.综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,根据动态材料模型(DMM)建立了钼金属的热加工图,并利用加工图确定了热变形时的流变失稳区,分析了不同区域钼金属的高温变形特征.