211Z-X新型高强韧铝合金热成形及动态再结晶行为研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对我国自主研发的211Z-X新型高强韧铝合金进行了热成形性能研究,探索了该新型铝合金热变形过程中的力学行为与组织演变之间的规律,并建立了该铝合金热成形的本构方程和动态再结晶过程的临界应变模型。在变形温度350~500℃和应变速率0.01~10.00 s~(-1)条件下进行等温压缩实验,由绘制的流变应力曲线可知,变形温度和应变速率对211Z-X高强韧铝合金的流变应力影响显著,表现出正的应变速率敏感性和负的温度敏感性。在不同变形条件下的应变硬化速率与流变应力关系曲线中,存在亚晶与大角度晶界形成的特征拐点,根据热力学不可逆原理和单一参数法进行计算分析,获得了热变形过程中亚晶形成和动态再结晶形成的临界应力σ_c和临界应变ε_c值,动态再结晶的临界条件为ε≥ε_c(ε_0=2.22×10~(-5)Z~(0.14107)),临界应变ε_c随着温度补偿应变速率因子的增加而增加。对临界应变的组织进行观察发现,在拉长的晶粒层状结构间有细小的再结晶晶粒形成。     

钕对NiAl基共晶合金高温流变行为的影响

 研究了钕对NiAl 28Cr 55Mo 05Hf共晶合金显微组织及高温流变行为的影响。结果表明：NiAl 28Cr 55Mo 05Hf基体合金是由黑色的NiAl相和灰白色的Cr(Mo)相组成的共晶组织，在相界处聚集有白色的Ni2AlHf(Heusler)相，加入稀土钕可细化组织；NiAl 28Cr 55Mo 05Hf(wNd=005%)合金在较高的应变速率(=194×10-2 s-1和=194×10-3 s-1)下，含稀土合金的流变应力大于不含稀土合金的流变应力，而在低应变速率(=194×10-4 s-1)下，这种强化现象消失。幂指数规律和温度补偿的幂指数规律可以很好地描述各种合金的高温压缩流变行为。加入稀土可降低合金的应力指数和变形激活能，这是因为稀土偏聚在相界上，致使相界上的空位浓度发生变化。     

钒对低硅含磷系TRIP钢热变形行为的影响

通过分析不同变形温度及应变速率下低硅含磷系TRIP钢高温流变曲线的变化规律,建立了本构关系,并分析了合金元素钒对其影响。结果表明,添加0.19%钒,由于固溶钒原子的拖曳作用,使动态再结晶激活能提高~6%,同时推迟了动态再结晶的发生,使σc/σp和εc/εp值均有所提高。通过回归得到无钒钢和含钒钢的峰值应力和临界应力、峰值应变和临界应变与lnZ的关系。     

非均匀化稀土6063合金的研究

对含稀土不经均匀化处理及不含稀土经均匀化处理的两种6063合金进行了力学性能及显微组织观察,结果表明:在一定时效条件下,稀土使非均匀化6063合金的力学性能达到均匀化无稀土6063合金的水平。其原因是:(1)含稀土弥散粒子强化了合金。(2)稀土改变了合金晶粒内部沉淀相的大小和密度。(3)稀土细化了合金的晶粒。     

Ti-55531近β钛合金中针片α组织破碎的临界变形条件

对具有初始针片α组织的Ti-55531合金进行单道次压缩变形,研究该合金在变形温度为750~825℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热变形行为,并结合应力–应变曲线和针片α组织的破碎球化现象,分析针片α组织破碎球化的临界应变条件。结果表明:变形过程中流变应力随应变速率增大或变形温度降低而增大;合金发生屈服后,流变应力s随应变量ε增加先快速下降、后缓慢下降,直至趋于稳态流变,dσ/dε存在极小值,其对应的应变量为针片α组织发生破碎的临界应变量ξc';应变量小于ξc'时,针片α组织旋转、弯折等引起的流变软化作用占主导,应变量大于ξc'时,针片α组织破碎球化引起的流变软化作用占主导;ξc'随应变速率增大及变形温度降低而增大,其预测模型可表示为ξc'=0.00197[eexp(392300/RT)]0.121。     

SCM435钢热变形动态再结晶动力学模型参数的确定

通过分析冷镦钢SCM435在温度为950～1150℃、应变速率为0.1～1s-1范围内发生动态再结晶的热/力模拟试验数据,利用其应变硬化速率θ与流变应力σ的θ-σ曲线,准确确定了其发生动态再结晶的临界应变εc、峰值应变εp、临界应力σc和峰值应力σp,用应力-应变(σ-ε)曲线方法计算SCM435钢的动态再结晶Avrami动力学曲线和时间指数n.结果表明:SCM435钢发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的平均比值εc/εp=0.73,动态再结晶Avrami时间指数平均值n=1.91;在温度950～1150℃,应变速率0.1～1s-1范围内,应变速率是SCM435钢的动态再结晶动力学敏感因素,温度对其影响不大;动态再结晶率50%的时间t50与应变速率成反比.     

超低碳Nb-V-Ti微合金钢热变形行为的研究

在热模拟实验的基础上，分析了变形条件及微合金元素Nb(0．018％～0．056％)、V(0．01％-0．02％)、Ti(0．01％-0．02％)对0．06％-0．08％C实验钢的热变形行为的影响。在Sellas-Tartat方程的基础上，建立了应力-应变曲线数学模型：动态回复模型σ(e)=σ0 (σp—σ0)[1-exp(-3．23ε/εs)]^0.5，式中：σp-峰值应力，σ0-初始应力，ε-变形应变，σs-加工硬化与回复进入稳态的临界应变；动态再结晶模型σ=σ(e)-(σp-σss){1-exp[-2．363(ε-εc)εc^0.3425)^2]}，式中：σss-动态再结晶进入稳态时的应力，εc-动态再结晶临界应变。利用该模型对0．07％C-0．018％Nb实验钢工业轧制时轧制压力进行了预测，其结果与实测值吻合良好。     

Hastelloy C-276合金高温压缩的动态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟机上对Hastelloy C-276(C-276)合金在变形温度为1 000~1 250℃和应变速率为0.01~10.00s~(-1)的变形条件下进行了高温压缩试验,研究了C-276合金热变形过程中组织演变和动态再结晶行为。结果表明,随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒尺寸增大,动态再结晶进行得越充分;随着变形程度的增加,动态再结晶体积分数增大,动态再结晶晶粒略有长大;该合金发生动态再结晶的临界应变ε_c与Z参数和ε_p之间的关系分别为:ε_c=7.67×10~(-4)Z~(0.144),ε_c≈0.78ε_p;该合金动态再结晶形核机制主要为晶界弓弯形核机制,也存在孪生诱发动态再结晶形核机制。C-276合金热变形过程中晶粒得到显著细化,组织的均匀性得到有效改善,选用适宜的热加工工艺,可以获得细小均匀的组织。     

平面应变压缩工业纯钛的动态再结晶研究

利用Gleeble—3800型热模拟实验机,在变形温度650~800℃、应变速率1s~(-1)和5s~(-1)条件下对工业纯钛进行多道次平面应变压缩实验,模拟实际热轧生产。通过真应力、应变、软化率和加工硬化率等数据,研究工业纯钛多道次变形过程的软化现象和动态再结晶临界应变。结果表明,工业纯钛间歇时间内的软化率随着变形温度升高和应变速率降低而增加;再结晶临界应变量随着变形温度升高而减小,且动态再结晶临界应变ε_c与峰值应变ε_p存在线性关系:ε_c=0.467 6ε_p。     

2524铝合金的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对2524铝合金进行高温等温压缩试验,实验变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下,研究了2524铝合金的流变变形行为。结果表明:合金流变应力的大小跟变形温度和应变速率有很大关联,2524铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征,而峰值流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大;在流变速率ε为10 s-1,变形温度300℃以上时,应力出现锯齿波动,合金表现出动态再结晶特征。采用温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数值来描述2524铝合金在高温塑性变形流变行为时,其变形激活能Q为216.647 kJ/mol。在等温热压缩形变中,合金可加工条件为:高应变速率(>0.5 s-1)或低应变速率(0.01 s-1～0.02 s-1)、高应变温度(440℃～500℃)。     

超高纯Fe-Cr合金的制备及其机械性能

利用高真空感应炉熔炼制备高纯 (C +N <10 0× 10 -6)Fe - 14%Cr和Fe - 18%Cr合金。经区域提纯 (HFZ)后获得更高纯 (C +N +O <40× 10 -6)合金 .实验发现区域提纯去除C比去除N ,O ,S更难一些。在加热过程中 ,含碳量越少 ,晶粒开始长大温度越低。合金在 77～ 973K温度区间的拉伸实验结果表明 :纯度增加可以使室温下的塑性增加 ;在 473～ 82 3K温度范围内 ,所有高纯和超高纯样品均出现锯齿状流变 ,在 6 73K下尤为明显 .锯齿状流变的原因可认为是固溶N所产生的动态应变时效造成的 .Fe - 18%Cr合金中锯齿流变产生的名义活化能比低碳钢中的值大得多 ,表明Fe -Cr合金中N原子的扩散由于与Cr原子的相互作用而减慢     

20CrMnTiH钢唯象本构模型及动态再结晶行为

 采用Gleeble-3800热模拟试验机对20CrMnTiH钢进行了等温热压缩试验,研究了该钢在变形温度为850～1 150 ℃、应变速率为0.01～10 s－1条件下的高温热变形行为,运用数学回归方法和热力学不可逆原理,建立了20CrMnTiH钢应变补偿的唯象本构方程和动态再结晶模型,并对该应变补偿的唯象本构模型进行了有效验证。在真应力-真应变曲线中,变形温度和应变速率对20CrMnTiH钢的流变应力影响显著,表现出正的应变速率敏感性和负的温度敏感性;由本构模型计算得到的流变应力值与试验值两者之间有很好的相关性[(R＝0.976 64),]平均相对误差为5.544 2%;在应变硬化速率与流变应力关系曲线中,利用单一参数法和求解拐点法获得了不同变形条件下动态再结晶的临界应力[σc]和临界应变[εc]值,建立了临界应力、临界应变和Zener-Hollomon参数的数学模型[ε≥εc＝][0.007 9 lnZ－0.153 23,]且临界应变[εc]随着温度补偿应变速率因子[Z]的增加而增加。     

热连轧带钢温度场有限元分析和平均流变应力的预测

通过热连轧带钢温度场的有限元分析以及带钢热连轧过程的再结晶动力学和应变累积的研究，建立了精轧过程平均流变应力模型：静态再结晶平均流变应力σk=k1 exp{0．126-1．75[C] 0．594[C]^2 (2851 2968[C]-1120[C]^2)/T/ε^0.21ε^0.13，其中T-再结晶温度/K，ε-应变，ε-应变速率/s^-1，k1-系数；动态再结晶平均流变应力σD=9．8σB(1-Xdyn) 1．14σBB Xdyn，其中Xdyn-动态再结晶率，σBB-动态再结晶进入稳态时应力。X46级管线钢(％：0．07C-0．97Mn-0．33Si-0．018Nb)工业轧制时轧制压力的实测数据与该模型预测数据吻合良好。     

ZnAl4Cull合金的时效特性

过饱和锌铝基(含Cu或Cu、Si)合金的相变是诸亚稳相先后分解的过程,它与该合金体系的平衡相变有相应关系。本文通过对ZnAl4Cull合金时效特性的研究,着重讨论相变机制及时效后期的四相反应,α_f+ε→T′+η,与平衡相图的关系。还采用硬度测定、光学显微镜和电子显微镜金相观察及X射线衍射技术,来研究试验合金的时效特性。     

B30MnSi钢的动态再结晶行为

采用Gleeble1500热模拟试验机对B30MnSi钢(%:0.32C,1.04Mn,0.85Si,0.019P,0.009S)进行变形温度为850～1000℃,应变速度为0.1～101/s的压缩变形试验,以研究该钢的动态再结晶规律。并通过回归分析得出峰值应力σm,应变εp,动态再结晶临界应变εc与温度补偿变形速率因子Z之间关系式为σm=16.689Ln(Z)-347.41;εp=0.0474Ln(Z)-1.1023;εc≈0.0393Ln(Z)-0.915。     

7085铝合金的高温压缩流变应力及软化行为

对均匀化炉冷态7085铝合金进行高温压缩实验,研究该合金在变形温度为350~450℃、变形速率为0.001~0.1 s 1和应变量为0~0.6条件下的流变应力及软化行为。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而迅速增大,出现峰值后逐渐软化进入稳态流变;随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值流变应力降低。采用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系描述合金的流变行为。分析和建立了应变量与本构方程参数(激活能、应力指数和结构因子)的关系,研究发现本构方程参数随应变量的增加而减少。合金的流变行为差异与动态回复再结晶和第二相粒子相关。     

时效工艺对2297铝锂合金组织与力学性能的影响

对热轧态2297铝锂合金进行530℃/1 h固溶处理后立即水淬,然后在不同温度(150~180℃)和时间(0~160h)条件下进行时效热处理,利用透射电镜观察合金的微观组织,并测定合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ),研究时效温度与时间对2297铝锂合金组织与性能的影响。结果表明:合金的强度随时效时间延长而升高,达到峰值后趋于稳定。随时效温度升高,合金强度达到峰值的时间逐渐缩短,峰值强度先升高后降低,塑性则随时效时间延长或时效温度升高而逐渐下降。时效温度为160℃时,时效初期合金的主要析出相为δ′相,峰时效态合金是T_1相、θ′相和δ′相共同强化,过时效态合金的主要析出相为T_1相。时效温度为180℃时,合金的主要析出相为T_1相,θ′相和δ′相的数量非常少。     

微量稀土在银饰品材料中的作用

为改善银合金饰品材料的抗自然时效软化性能，试验研究了含稀土(钇、铈)低于0．05％的银合金饰品材料。测试了银合金的硬度随变形量、温度及时效时间的变化规律，并用电子探针对银饰品试样进行扫描分析，发现微量稀土能够细化晶粒，并以固溶或第二相形式存在。有效地延缓银合金材料的回复和再结晶，提高了银饰品材料的抗自然时效软化能力。     

微量Ce对2090铝锂合金中δ'相析出长大行为的影响

:通过透射电镜分析、图像分析和统计分析等手段,对比研究了2090和2090 Ce两种铝锂合金中δ′(Al3Li)相析出长大行为的差异。研究结果表明:在190℃时效时,不含Ce的2090铝锂合金中球状δ′相长大行为与LSW理论模型符合较好,而2090 Ce中δ′相粗化过程却呈现出先快后慢的特征。时效初期(<3h),微量Ce对δ′相的析出有一定的抑制作用。本文分析认为这一特征是Ce原子与空位交互作用的结果。     

不同La含量对Co-Ni-Cr-W合金蠕变激活能及空位形成能的影响

本文研究了不同La含量Co-Ni-Cr-W合金的蠕变激活能和空位形成能。用蠕变试验机测定了评定蠕变激活能Qc的数据。用测定高温电阻率的方法获得计算空位形成能Qv的电阻率增量数据。Qc和Qv值分别用下式计算: Qc=[dlnε_s/dln(1/T)σ=常数 ① lnΔρ=lnD-Qv/KT ②在①式中,ε_s是稳态蠕变速率,T和σ是试验温度和应力,Qc是蠕变激活能。在②式中,Δρ是电阻率增量,D是常数,Qv是空位形成能,K是波尔兹曼常数。试验表明,加入0.013～0.054(at.％)La可以提高合金的蠕变激活能Qc和空位形形成能Qv。结果也表明,加入0.60(at％)La则降低Qc和Qv值。