GH690合金热加工图及管材热挤压实验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.001～10.000 s-1条件下的热变形行为,利用动态材料模型构建了GH690合金热加工图,并基于加工图进行GH690合金管材热挤压实验。结果表明:GH690合金有应力峰和动态再结晶软化的特征,在ε≥0.4时,流动应力趋于稳定状态;在热加工图中变形温度为1100～1150℃、应变速率为1.0～2.5 s-1时功率耗散效率达到0.34～0.39,该区域对应的工艺参数适合于进行GH690合金管材热挤压;在热加工图中变形温度为950～1000℃,应变速率在0.94～10.00 s-1之间的区域为不稳定变形区域,热加工时应该避开这一区域。     

Cu-Ag合金热压缩流变应力行为

在应变速率为0.01~10.00 s-1、变形温度为700~850℃的条件下,通过热压缩实验研究Cu-Ag合金的高温流变行为,发现该合金高温流变应力对温度和应变速率比较敏感,且在不同条件下呈现的软化特征也有区别。通过双曲正弦本构方程和线性回归分析,得到了不同变形条件下,关于结构因子、材料参数、以及热变形激活能的6次多项式方程,从而建立了随材料参数变化的Cu-Ag合金流变应力本构模型。根据动态材料模型(DMM)建立功率耗散图和失稳图,并通过叠加得到Cu-Ag合金的热加工图,然后,利用热加工图确定了该合金的加工安全区和流变失稳区。分析可知Cu-Ag合金的最佳变形工艺参数主要处于3个区间:低温低应变速率区(变形温度为700~770℃,应变速率为0.0100~0.0316 s-1),该区域的峰值功率耗散系数η为0.46;高温中应变速率区(变形温度为780~835℃,应变速率为0.1~1.0 s-1),该区域的峰值功率耗散系数η为0.33;和高温高应变速率区(变形温度为835~850℃,应变速率为3.162~10.000 s-1),该区域的功率耗散系数η峰值为0.33。     

GH4169合金高温塑性变形的热加工图

以热模拟压缩试验的应力-应变数据为基础,根据DMM模型(dynamic materials model,动态材料模型)建立固溶态粗晶GH4169合金的热加工图;结合光学显微镜(OM)及电子背散射衍射(EBSD)分析,确定合金压缩变形的稳定区和失稳区,研究不同变形条件下的微观变形机制,并提出工艺参数范围.结果表明,粗晶GH4169合金在应变速率为10-0.25～1 s-1、变形温度为950～1100℃的条件下发生热加工流变失稳,失稳原因主要与局部塑性流动引发的裂纹有关;粗晶GH4169合金在中、低应变速率区有3个典型的动态再结晶区域,在应变速率为l0-3s-1、变形温度为950℃时局部能量耗散效率(η)的极大值主要与晶界析出δ相对动态再结晶的促进作用以及局部的晶内形核有关;综合考虑能量耗散效率、伸长率和组织状态,建议粗晶GH4169合金的始锻和终锻分别在应变速率为10-2.7～ 10-1.5s-1、变形温度为1087.5～1100℃和应变速率为10-2.5～10-1.5s-1、变形温度为1000～1065 ℃的条件下进行.     

TC4-DT钛合金热变形机制及加工图

用Gleeble-1500型热模拟机研究TC4-DT钛合金在850~1 100℃、应变速率0.001~10 s-1、变形量70%条件下的高温压缩热变形行为,分析了该合金的流变应力行为以及显微组织演变规律,建立了该合金的本构关系模型以及热加工图。研究结果表明,TC4-DT钛合金在两相区和β相区的热变形激活能分别为544.03 k J·mol-1和264.32 k J·mol-1,分别大于纯α相和纯β相的自扩散激活能,表明TC4-DT钛合金热变形由高温扩散以外的过程控制。在两相区热变形时,原始组织发生了不同程度的球化,且变形温度越低球化效果越好。在β相区热变形时,低应变速率下(0.001~0.1 s-1)主要发生动态再结晶,而高应变速率(1~10 s-1)下主要发生动态回复,动态再结晶行为受到抑制。TC4-DT钛合金的失稳区主要分布在低温高应变速率区域,变形温度主要在850~940℃,应变速率主要在0.1~10 s-1,功率耗散率η值小于28%。     

ODS-310合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究机械合金化制备的ODS-310合金在变形温度为1 050~1 150℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的高温变形行为,测定其真应力-应变曲线,分析其流变应力与应变速率及变形温度三者之间的关系,并采用Zener-Hollomon参数法建立ODS-310合金的高温变形本构方程,基于动态材料模型,构造ODS-310合金的热加工图。结果表明:ODS-310合金的流变应力随变形温度降低或应变速率提高而增大;该合金热变形过程中的流变行为可用双曲线正弦模型来描述,在实验条件下的平均变形激活能为828.384 kJ/mol;真应变为0.4的热加工图表明,ODS-310合金在高温变形时存在2个加工失稳区,即变形温度为1 050~1 070℃、变形速率为0.01~1s-1的区域,和变形温度为1 130~1 150℃、变形速率为0.1~1 s-1的区域;ODS-310合金的最佳变形温度和应变速率分别为1 150℃和0.001 s-1。     

不同应变及失稳准则Ti-50.9Ni合金加工图研究

根据动态材料模型绘制并分析了不同应变及失稳准则下Ti-50.9%Ni(原子分数)形状记忆合金的加工图。结果表明,应变量对等轴组织Ti-50.9%Ni形状记忆合金加工图的影响较大,Ti-50.9%Ni形状记忆合金热加工的非稳定流动区域随着应变量的增大逐渐由低温高应变速率区域向高温及低应变速率区域扩展。在温度为700~800℃、应变速率约为0.001~0.010 s-1和温度为800~950℃、应变速率约为0.005~0.030 s-1两个区域中,真应变小于0.6时能量耗散效率值η皆大于40%,是适合Ti-50.9%Ni形状记忆合金进行热加工的区域。基于Prasad失稳准则和Murty失稳准则得到的Ti-50.9%Ni形状记忆合金的能量耗散效率等值线分布及塑性失稳区分布相似,且Prasad失稳准则得到的Ti-50.9%Ni形状记忆合金加工失稳区更大一些,而Malas失稳准则确定的Ti-50.9%Ni形状记忆合金进行热加工时的稳定变形区位于中等温度和中等应变速率区域。     

铸造TiAl基合金的热变形行为及加工图

通过高温压缩模拟试验结果建立TiAl基合金的热加工图,结合扫描电镜、透射电镜等试验手段,研究铸造TiAl基合金在温度为1 000~1 150℃、应变速率为0.001~1 s 1范围内的热变形行为。结果表明:铸造TiAl基合金是温度、应变速率敏感材料,其流变应力随温度升高和应变速率降低而降低。铸造TiAl基合金的高温变形机制以层片晶团的扭折、弯曲及动态再结晶过程为主。在高温(1 150℃),低应变速率(≤0.01 s 1)下变形后,铸态组织中β相含量明显减少直至消除。在变形温度1 150℃、应变速率0.001 s 1下变形时,铸造TiAl基合金未发生超塑性变形;此时由于动态再结晶晶粒异常长大导致加工图上该区域功率耗散值未达到最大,而是有减小的趋势。     

新型热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为研究

为了研究热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行单道次热压缩实验，获得了应变速率为0.001～0.1 s^-1和变形温度1 030～1 230℃条件下的高温流变应力曲线。应用双曲正弦函数构建了与应变有关的材料本构模型并验证，并基于动态材料模型构建了三维功率耗散图和三维失稳图，将二者叠加得到典型应变下的热加工图。结果表明，所有变形条件下的高温流变应力曲线均呈现典型动态再结晶特征，并且由于奥氏体基体析出强化相含量、动态再结晶体积分数的影响，流变应力随变形温度的降低或应变速率的增大而增大。基于5CrNiMoVNb钢的本构模型计算的流变应力值与实验值的相关性系数为0.992 7,较高的相关性系数表明建立的高温流变应力模型能够比较准确地预测合金的流变应力。此外，根据不同条件下的三维功率耗散图和三维失稳图可知，随着应变的增大，功率耗散峰值区向中温、高应变速率区域扩散，热变形失稳仅容易出现在低应变、低变形温度和高应变速率区域。真应变为0.8时，最佳的加工工艺参数范围为：变形温度为1 080～1 200℃,应变速率为0.01～0.1 s...     

新型Ti-6554钛合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740～950℃,应变速率0. 01～10. 00 s~(-1)条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到了合金的本构方程,最后绘制合金的热加工图并结合微观组织观察研究该合金的热变形机制。结果如下:合金的流变应力对温度和应变速率都十分敏感。在相同的应变速率下,随温度升高,流变应力降低;而在相同温度下,应变速率升高,流变应力也升高。计算得到合金的动态激活能Q为246. 551 kJ·mol~(-1)。高温变形的本构方程为ε=4. 51×10~(10)[sinh(0. 0058σ)]~(4. 85272)exp(-246551/RT)。根据热加工图可知,两相区变形时,合金在温度740～770℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有最高的功率耗散系数,达到44%,变形机制为动态回复;β单相区变形时,在温度780～890℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有较高的功率耗散系数,为40%,变形机制包括动态回复和动态再结晶。合金的塑性失稳区主要在温度740～900℃、应变速率0. 05～1. 00 s~(-1)的区域内,失稳区内会发生局部塑性流动。     

40%SiCp/Al复合材料热变形行为及热加工图

采用Glebble-1500D热模拟试验机，在350～500℃变形温度、0.01～10.00 s^-1应变速率条件下进行等温压缩变形，研究40%Si Cp/Al复合材料(体积分数)的热加工性能。通过热变形真应力-真应变曲线分析复合材料的热变形规律，建立材料本构方程，利用动态材料模型计算出应变速率敏感指数和功率耗散效率系数，绘制出功率耗散图、失稳图及二维加工图。结果表明，应变速率和变形温度显著影响流变应力，应变速率一定时，变形温度升高，流变应力减小；在相同的变形温度下，随应变速率的增加，流变应力也随之升高。根据加工图可知，在高温高应变速率条件下，材料的功率耗散效率系数大，说明该变形区域发生了组织转变；应变对失稳区域和加工区域影响不大，功率耗散效率系数随应变的增加而增大。40%Si Cp/Al复合材料建议热加工条件为变形温度436～491℃，应变速率0.04～9.97 s^-1。     

2026铝合金热变形行为的研究

在Cleeble-1500热/力模拟机上对2026合金进行了热压缩试验,研究了其在温度300～450℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为.结果表明:热变形过程中的流变应力可以很好用双曲正弦本构关系来描述,通过优化α值,可以更精确地得到该合金的表观激活能为230.51kJ/mo1.根据材料动态模型,计算并...     

医用镍钛合金的制备与热压缩变形行为

采用真空感应熔炼法制备了医用Ti-50. 7%Ni合金(原子数分数), 测试了铸态合金的成分、相变点、微观组织和硬度, 并采用Gleeble-3800热模拟实验机在变形温度750~950℃、应变速率0. 001~1 s-1, 应变量为0. 5的条件下对Ni-Ti合金进行高温压缩变形, 分析其流动应力变化规律, 建立了高温塑性变形本构关系和热加工图.结果表明: 当变形温度减小或应变速率增大时, Ni-Ti合金的流动应力会随之增大.应变速率为1 s-1时, 合金的真应力-真应变曲线呈现出锯齿状特征.根据热加工图, 获得了Ni-Ti合金的加工安全区和流变失稳区, 进而确定其合理的热变形温度范围为820~880℃, 真应变速率低于0. 1 s-1.从而为制定镍钛合金的锻造工艺参数提供理论和数据基础.      

Deformation Behavior of Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd Alloy in β/Quasi-β Forging Process

The hot deformation behavior of Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85 Nd alloy in β/quasi-β forging process was studied using isothermal compression tests over temperature range from 1040 ℃ to 1100 ℃ and strain rates form 0.001 s~(-1)to 70 s~(-1)The results show that the flow stress and microstructure are sensitive to thermomechanical parameters.The processing maps based on the dynamic materials model at strain of 0.3 and 0.7 were established.The optimum deformation thermomechanical parameters at a strain of 0.7 have two regions that exhibit the peak of power dissipation efficiency.One is the region of 1062-1100 ℃ and 10~(-3)-10~(-1.5)s~(-1); and another which represents dynamic recrystallization is 1040-1045 ℃ and 10~(-1.8)-10~(-0.9)s~(-1)The instable region is located where the strain rate is larger than 1 s~(-1)which corresponds to the mechanical instability.     

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℃)。     

N08800铁镍基合金热变形行为及组织演变

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了N08800铁镍基合金(/% ：0.015C,20.8Cr, 31.2Ni,0.42Al,0.35Ti)的高温压缩变形行为。获得合金在温度为1150~1280℃、应变速率为1~20 S^-1条件下的真应力-真应变曲线。通过线性回归得到N08800合金的高温材料常数α为0.0092,n为4.34,热变形激活能Q为432780J/mol,建立了N08800合金的热变形峰值本构模型。结果表明,N08800合金在热压缩变形过程中,高温低应变速率下,动态再结晶容易发生,其合适的热加工参数为1200~1250℃、应变速率1~10 s^-1。生产实践表明,N08800合金1150℃初轧,粗轧道次压下率30%～35%,终轧1000℃时5~6mm热轧卷边部质量良好。     

6069铝合金的热变形行为和加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为300～450℃,应变速率为0.01～10 s?1条件下对6069铝合金进行热压缩实验,研究该合金的热变形行为及热加工特征,建立热变形本构方程和加工图。结果表明,6069铝合金热变形过程中的流变行为可用双曲正弦模型来描述,在实验条件下的平均变形激活能为289.36 kJ/mol。真应变为0.7的加工图表明合金在高温变形时存在2个安全加工区域,即变形温度为300～350℃、应变速率为1～10 s?1的区域和变形温度为380～450℃、应变速率为0.01～0.3 s?1的区域。适合加工的条件是变形温度为350℃,应变速率0.01 s?1。     

Hot Deformation Behavior of As-cast AISI M2 High-speed Steel Containing Mischmetal

The hot deformation behavior of as-cast AISI M2high-speed steel containing mischmetal(RE)has been investigated on a Gleeble-3500simulator in the temperature range of 1 000-1 150℃and strain rate range of 0.01-10 s-1 at true strain of 1.0.The mechanical behavior has been characterized using stress-strain curve analysis,kinetic analysis,processing maps,etc.Metallographic investigation was performed to evaluate the mechanism of flow instability.The results show that the deformation activation energy decreases with increasing deformation temperature; the efficiency of power dissipation increases with decreasing strain rate and increasing temperature;flow instability is observed at low-to-medium temperature and higher strain rate region when the strain is smaller,but extends to lower strain rate and high temperature regions with the increment of strain,in which it is manifested as flow localization near the grain boundary.Hot deformation equations and processing maps are obtained.The optimal processing window is suggested and the deformation mechanism is dynamic recrystallization(DRX).     

γ-TiAl合金高温压缩变形条件下的本构模型

采用Gleebl于1500热模拟试验机研究γ-TiAl合金在1000～1 100℃、应变速率在0.01～1s-1的热变形特性,分析了流动应力与热力参数的关系,并建立了γ-TiAl合金在热态变形过程中峰值应力和本构方程模型.结果表明,在试验条件范围内,只有当应变速率为0.01 s-1时,才会发生完全动态再结晶;并且,温度...