GH4720Li合金热变形过程动态软化机制

以锻态GH4720Li镍基沉淀强化型高温合金为研究对象,对合金进行了不同工艺参数下的热压缩实验。采用OM、SEM、EBSD和TEM研究了热压缩过程中再结晶晶粒的形成和晶粒内亚结构的演变规律,分析了合金在不同热变形工艺参数下的动态软化机制。研究表明,合金在所有热变形工艺参数下均发生了非连续动态再结晶行为。变形组织分析表明,高温低应变速率能够抑制非连续动态再结晶行为的发生,而提高应变速率能促进非连续动态再结晶行为,且能够获得等轴状尺寸均匀的晶粒组织。未完全溶解细小γ'强化相的钉扎作用能够使变形晶粒内形成高密度位错亚结构和亚晶界,亚晶界角度通过连续的吸收位错而不断地升高,进而以"强化相诱发连续动态再结晶"方式形成细小的再结晶晶粒组织。不同热变形工艺下孪晶界的演变规律分析表明,热变形温度与应变速率通过影响合金的动态再结晶行为来改变孪晶界的数量。     

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响.结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小.建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系.     

GH625镍基高温合金动态再结晶模型研究

在Gleeble热模拟机上对GH625合金进行了等温热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,并对热压缩试样的微观组织进行了分析。通过对实验数据的计算,获得了GH625合金发生动态再结晶所需的临界变形量与变形温度和应变速率的函数关系;建立了合金动态再结晶的运动学方程,用该方程预测的动态再结晶体积分数与实测值吻合较好,误差的平均值为13%;构建了GH625合金的晶粒长大模型,用该模型预测的晶粒尺寸值与实测值之间的误差平均值为7.52%。GH625合金动态再结晶的形核方式主要为晶界弓出形核和亚晶合并长大形核。     

Hastelloy C276高温合金热加工微观组织演化元胞自动机模拟

采用Gleeble热模拟试验机对Ni-Cr-Mo系高温合金Hastelloy C276进行单道次和双道次热压缩试验,获得了不同热变形条件下的流变应力曲线和微观组织,在此基础上回归了该合金热变形物理冶金模型及参数,进而构建了微观组织拓扑演化的元胞自动机模型。结果表明:Hastelloy C276高温合金在高温热压缩过程中易发生动态再结晶,当动态再结晶不完全时,在热压缩保温或道次间歇内,再结晶晶粒将进一步快速生长而发生亚动态再结晶。Hastelloy C276高温合金再结晶行为对变形温度、变形速率、应变量等工艺参数敏感;构建的元胞自动机模型,集成计算了热压缩和道次间歇过程中的位错密度、再结晶形核及晶界迁移等,可有效表征多工艺参数下Hastelloy C276高温合金热压缩过程中的微观组织拓扑结构演化和应力-应变响应。     

Cu-Ni-Si-P-Cr合金高温热变形行为及动态再结晶

在Gleeble 1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验对Cu-Ni-Si-P-Cr合金在应变速率为0.01~5 s 1、变形温度为600~800℃条件下的流变应力行为进行研究,利用光学显微镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Cu-Ni-Si-P-Cr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力—真应变曲线的特征有所不同。流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。从流变应力、应变速率和温度的相关性得出该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。     

镍基高温合金高温塑性变形的流动应力变化及微观组织特征

在变形温度1000～1100℃、变形速率0.001～1 s-1、应变0.9条件下对镍基高温合金进行单轴压缩试验。采用EBSD研究了试样的显微结构,分析了合金在热变形过程中的真应力-真应变曲线中动态软化和应变硬化两个阶段的微观组织演变规律,包括晶粒尺寸、局部取向差及其相对迁移率的交互作用。对动态软化机制和应变硬化现象进行了解释,找到了合金的动态再结晶形核及核心长大的决定性特征参数及其演变规律。     

端子连接器用Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,采用等温压缩试验,研究了Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金在变形温度为750~950℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的流变应力的变化规律,测定了其真应力-应变曲线,并分析了合金在热压缩过程中的组织演变规律。结果表明,合金的真应力-应变曲线具有典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低以及应变速率的提高而增大,且变形温度越高、应变速率越小,合金越容易发生动态回复和再结晶。在试验基础上,计算并建立了合金热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率之间关系的热压缩高温变形本构方程。     

镍基耐蚀合金G3后动态再结晶行为研究

为了研究镍基耐蚀合金G3的后动态再结晶软化行为,在1100～1200℃,0.1～10s-1的变形条件范围内,进行了3种方式的热压缩:变形量为15%和60%单道次热压缩,15%+15%的双道次热压缩和15%热压缩并保温。得出以下结论:在变形温度范围内,15%变形量的第1道次压缩使G3合金发生动态再结晶,使其在后续保温过程中发生由亚动态和静态再结晶共同控制的后动态再结晶软化行为;并进一步得出G3合金的后动态再结晶动力学受应变速率影响,但最终的软化率只随温度而改变;通过15%压缩和保温获得的后动态再结晶组织均匀性低于压缩60%的动态再结晶组织。     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

挤压态镍基粉末高温合金热变形行为与组织研究

通过Gleeble-3500D热力模拟研究了挤压态镍基粉末高温合金在恒温和恒应变速率条件下的热变形行为和组织特征,变形温度范围为950~1150℃,应变速率范围为0.001~0.5 s-1。通过线性回归分析,获得了挤压态镍基粉末高温合金的本构方程,并求得热变形激活能为338.638 kJ·mol-1。在1050℃以下热压缩变形时,试样容易开裂;而在1050~1150℃的温度范围热压缩变形时,试样不易开裂。挤压态镍基粉末高温合金热压缩变形后发生了完全再结晶,再结晶晶粒尺寸受温度影响显著,在低于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高稍有增大;而在高于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高显著增大。该种合金的合理变形参数范围为0.001~0.01 s-1及1050~1100℃。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

Pd-20W合金的热压缩变形行为和显微组织

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Pd-20W合金进行热压缩试验,研究了合金在变形温度1000~1200 ℃、应变速率0.001~1.000 s^-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明,合金的流变应力在变形初期随着真应变的增大快速上升,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态或略有下降。该合金热压缩变形的流变应力行为可用Zener-hollomon参数来描述,拟合计算得到了该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。热压缩变形后合金组织呈现一定程度的协同变形特征,晶界动态再结晶趋势增强,合金的主要软化机制为动态再结晶,表现出典型的应变诱发晶界形核机制特点。     

片层厚度对TA15合金β相区变形行为的影响

将具有不同α片层厚度的两种转变组织的TA15合金分别在Ther mecmaster-Z型热模拟试验机上进行等温恒应变速率压缩试验,研究了温度为1000～1100℃、应变速率为0.001～10s-1时合金的热变形行为。结果表明,两种不同组织的TA15合金在β相区相同热力参数变形时,真应力-真应变曲线的形貌和真应力值基本相同,变形激活能为(170±2)kJ/mol,且微观组织特征基本相似,以β相的动态再结晶为主。但在1050℃、0.01～1s-1变形时,细片层组织的合金发生β相动态再结晶的体积分数总是略高于粗片层组织的合金,这可能与细片层组织的合金较早发生α→β相转变、且β相也较早开始再结晶有关。     

CuNiSi系合金热压缩行为研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,绘制了真应力-真应变曲线.分别讨论了变形温度、变形速率和合金元素对CuNiSi系列合金在高温压缩变形中的行为的影响.结果表明,应变速率和变形温度的变化对合金的再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶;应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶,所对应的峰值应力也越低,且CuNiSiP合金的流变应力在相同条件下高于CuNiSiAg合金的流变应力,最后求得了CuNiSiP和CuNiSiAg合金的变形激活能.     

应变速率对617B镍基高温合金组织演变的影响

采用Gleeble3800热模拟试验机,利用光学显微镜(Optical microscope,OM)、背散射电子衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)等手段,对不同应变速率条件下617 B镍基高温合金组织演变行为进行了研究,结果表明:对于617B合金,当应变速率≤1 s-1时,变形温升可忽略不计;当应变速率≥10 s-1时,温升明显;相同变形温度条件下,随着应变速率的增加,合金发生动态再结晶的峰值应变呈增加趋势;在应变速率0.1~20 s-1范围内,动态再结晶晶粒尺寸随着应变速率的提高呈现先减小再增大的变化趋势。     

Aermet100超高强度钢热变形中的动态再结晶行为研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机对Aermet100超高强度钢进行了热模拟压缩试验,分析了不同变形参数下合金的流变行为,获得了合金在变形温度800~1040℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的动态再结晶变化规律。结果表明:Aermet100钢动态再结晶程度随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。根据试验数据,得出了动态再结晶程度为50%时的应变值ε0.5与Zener-Hollomon参数的关系模型,并建立了Aermet100钢热变形中的动态再结晶百分数模型,与试验值吻合较好。     

Incoloy625高温合金的热锻造行为研究

为了研究Incoloy625镍基高温合金的热锻造行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机对合金圆柱试样进行等温压缩试验。其最大真应变为0.8,变形温度分别为950,1000,1050,1100,1150,1200℃,应变速率为0.1,1,5,10,50,80 s~(-1)。分析了真应力-真应变曲线,获取不同参数下的最大变形抗力。结果表明:变形抗力(流动应力)随着应变速率的增加和变形温度的降低而增加。通过线性回归分析获得了Incoloy625镍基高温合金950~1200℃时的变形激活能为679.6 k J/mol和高温变形本构方程。     

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。     

Al-Zn-Mg-Cu新型高强铝合金热变形组织演变机理和规律

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机进行了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金的热压缩试验,变形温度为420℃~350℃,应变速率为0.01 s-1~1 s-1,变形程度为20%~80%。分析了热变形参数(变形温度、应变速率和变形程度)对组织演变机理和规律的影响。结果表明,温度和变形程度显著影响该合金组织演变机理和规律。在试验温度范围内,压缩变形程度达到60%时,原始铸态组织完全转变为均匀的锻态组织。高温有利于该合金动态再结晶过程的发生,应变适中时,组织以不连续动态再结晶产生新晶粒,再结晶分数较少;应变很大时,组织发生几何动态再结晶,再结晶分数较高。低温时,锻态变形组织基本为加工硬化或动态回复组织。     

增氮降镍对316不锈钢热变形行为的影响

在变形量为60%,应变速率为0.01~0.1 s-1,变形温度为950~1100℃的条件下,利用Gleeble-1500D热模拟机对不同成分316不锈钢进行了单道次压缩试验,通过分析真应力-真应变曲线、变形后组织、热变形激活能,得到增氮降镍对试验钢热变形行为的影响。结果表明,在热变形条件下,试验钢均发生了动态再结晶;增氮降镍后,提高了试样的变形抗力,其热变形激活能显著增加,由420.26 k J·mol-1分别提高到514.28和473.7 k J·mol-1,抑制了动态再结晶的发生。