电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 k J·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

5A01铝合金热变形行为和加工图

在Gleeble-1500热模拟机上,对5A01铝合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为350~450℃、应变速率为0.01~1s-1条件下的热变形行为,建立其热加工图。结果表明:5A01铝合金是温度、正应变速率敏感材料,其流变应力随变形温度降低和应变速率升高而增大,利用峰值应力获得的该合金热加工图表明合金热变形存在两个失稳区域,即变形温度为350~390℃,应变速率为0.01~0.2s-1的区域和变形温度为405~450℃,应变速率为0.2~1s-1的区域;本实验条件下最佳加工参数为变形温度450℃,应变速率0.01s-1。     

14Cr-ODS铁素体钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟实验机研究机械合金化法制备的14Cr-ODS铁素体钢在变形温度为1 050~1 200℃、应变速率为0.001~0.3 s 1条件下的高温变形行为,测定其真应力真应变曲线,分析流变应力随应变速率以及变形温度的变化关系。应用MATLAB软件计算最佳的应力水平参数,通过线性回归分析得出材料的变形激活能、材料常数和材料的双曲线本构方程,构造14Cr-ODS铁素体钢的热加工图。结果表明:14Cr-ODS铁素体钢的流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大;其变形激活能为501.11 kJ/mol,最佳应力水平参数为0.007,应力指数为4.08;加工失稳温度区域为1 050~1 100℃,应变速率区域为0.1~0.3 s 1;适合加工的条件是变形温度为1 150℃,应变速率为0.1 s 1。     

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。     

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.      

15Cr-30Ni-Fe基气阀合金的热变形行为研究

采用热模拟试验机对15Cr-30Ni-Fe基气阀合金试样在变形温度为900~1 050℃、应变速率为1~20 s-1内进行单道次热压缩变形试验,研究该合金的高温变形行为。试验结果表明,该合金为热敏感性和应变速率敏感型材料。15Cr-30Ni-Fe基气阀合金热加工图表明,该合金存在两个典型的动态再结晶区域,一个温度范围为1 030~1 050℃,应变速率为4~20 s-1,对应的峰值效率为25%;另一个温度范围为970~1 020℃,应变速率为8~20 s-1,对应的峰值效率为24%。     

Ti-Al-Nb-W合金的高温变形行为

在Thermecmastor-Z动态热模拟试验机上对Ti-43Al-4Nb-1.4W合金进行高温压缩变形实验,实验温度范围为1 050~1 150℃,应变速率范围为0.001~1 s 1。根据该合金的真应力-真应变曲线,建立合金高温变形的本构方程和热加工图,并对不同变形区域的组织进行分析。结果表明:Ti-43Al-4Nb-1.4W合金高温压缩变形峰值应力与变形条件的关系可用双曲正弦函数来表示,其变形激活能为567.05 kJ/mol,高温变形的本构方程为:ε=3.37×1018.[sinh(0.0043σ)]3.27exp[567.05/(RT)];加工图显示该合金最佳加工区域的应变速率为0.001~0.01 s 1(η范围在40%~55%),在此加工区域内合金发生较明显的动态再结晶和β相的球化。     

粉末冶金TiAl合金热变形行为及加工图的研究

采用热模拟压缩试验研究了粉末冶金TiAl合金在温度1000～1150℃、应变速率0.001～1s-1范围内的高温变形特性,发现合金的流动应力-应变曲线具有应力峰和流变软化特性。为了研究TiAl合金在有限应变下的变形行为,基于动态材料模型(DMM)建立起了TiAl合金加工图。试验结果表明,在高应变速率(0.1s-1)变形时,材料落入流动失稳区域,出现表面开裂。这对材料的变形是有害的,要避免在流动失稳区进行热加工处理。而在温度为1000～1050℃,应变速率为0.001～0.01s-1时,功率耗散率η值在35%～50%之间。这个区域对应的变形机制为动态再结晶,适合进行热加工。在高温(≥1100℃),低应变速率(0.001s-1)变形时,功率耗散率η达到最大值60%,此时材料发生超塑性变形。     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金热压缩变形流变应力行为与微观组织演变的研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究了在变形温度为950~1 100℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大变形程度为50%的条件下合金的热压缩变形流变应力行为与微观组织演变。结果表明:Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对变形温度和应变速率均较为敏感,其流变应力曲线具有应力峰值、流变软化和稳态流变的特征。在变形温度为950℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形特性为片层组织球化,其热变形机制可用晶界分离球化模型进行解释说明;在变形温度为1 000~1 100℃,应变速率为1 s-1的条件下,材料只发生了动态回复现象;在变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,材料发生了动态再结晶现象。     

Ni60Ti40形状记忆合金的热变形行为

为获得Ni₆₀Ti₄₀形状记忆合金热变形的最佳工艺参数,利用等温恒速率热压缩试验研究了在温度为800~1 000 ℃、应变速率为0.005~5.000 s-1条件下Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形行为,通过探究不同变形温度和应变速率对Ni₆₀Ti₄₀合金流变行为的影响创建本构关系,并以动态材料模型为基础构建热加工图。结果表明,Ni₆₀Ti₄₀合金的流变应力随变形温度的升高而减小、随应变速率的升高而增大。温度为900~1 000 ℃、应变速率为0.005~0.500 s-1时,流变应力较快达到稳态,且所需的变形量较少。采用Arrhenius双曲正弦模型构建的Ni₆₀Ti₄₀合金热变形的流变应力本构关系模型可基本准确地预测实际流变应力随工艺参数的变化趋势,计算得到Ni₆₀Ti₄₀合金的平均热变形激活能为213 kJ/mol。Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形有3个稳定变形区和1个失稳区,适宜变形的区域为800~870 ℃/0.005~0.080 s-1、870~950 ℃/0.080~0.500 s-1和950~1 000 ℃/0.050~5.000 s-1;不适合进行热加工的区域为800~850 ℃/0.220~5.000 s-1。     

310S耐热不锈钢热变形行为及热加工图

研究了310S耐热不锈钢在应变速率为0.01~30s-1、变形温度为1 000~1 200℃条件下的热变形行为和再结晶规律,计算出热变形激活能为564.25kJ/mol,建立了热变形方程和热加工图,并给出了310S热加工失稳区域。310S耐热不锈钢的热加工过程是软化和硬化竞争的过程,软化作用始终抵消不了加工硬化的作用,整个变形过程中流变应力一直增加,没有流变应力峰值现象。     

Cu-Cr-Zr合金的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟实验机对Cu-Cr-Zr合金进行了压缩变形实验,分析了在变形温度为25~700℃、应变速率为0.0001~0.1000s-1的条件下流变应力的变化规律,利用扫描电镜及透射电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-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感材料;当变形温度为400~500℃时,低应变速率(0.0001~0.0010 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01~0.10 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态回复特征;在真应力-真应变曲线的基础上,采用双曲正弦模型能较好地描述Cu-Cr-Zr合金高温变形时的流变行为,建立了完整描述合金热变形过程中流变应力与应变速率和变形温度关系的本构方程,确定了合金的变形激活能为311.43 kJ·mol-1。     

一种新型第四代粉末高温合金热变形行为及其本构方程北大核心

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了热等静压态新型第四代粉末高温合金的热变形行为,变形温度1060~1140℃,应变速率0.001~1 s-1,真应变量0.69。结果表明,热等静压态合金热模拟压缩实验的高温流变曲线呈动态再结晶特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和实验数据,采用峰值应力以及应变修正两种方式构建了合金的高温流变本构方程。后者由于包含了应变量的影响,预测的合金热变形流变应力值与实际测试结果比较吻合,平均相对误差绝对值为7.87538%,能更好的反映合金在热变形过程中的流变行为,为合金热加工工艺的设计优化提供参考依据。     

Ni60Ti40形状记忆合金的热变形行为

为获得Ni₆₀Ti₄₀形状记忆合金热变形的最佳工艺参数,利用等温恒速率热压缩试验研究了在温度为800~1 000 ℃、应变速率为0.005~5.000 s-1条件下Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形行为,通过探究不同变形温度和应变速率对Ni₆₀Ti₄₀合金流变行为的影响创建本构关系,并以动态材料模型为基础构建热加工图。结果表明,Ni₆₀Ti₄₀合金的流变应力随变形温度的升高而减小、随应变速率的升高而增大。温度为900~1 000 ℃、应变速率为0.005~0.500 s-1时,流变应力较快达到稳态,且所需的变形量较少。采用Arrhenius双曲正弦模型构建的Ni₆₀Ti₄₀合金热变形的流变应力本构关系模型可基本准确地预测实际流变应力随工艺参数的变化趋势,计算得到Ni₆₀Ti₄₀合金的平均热变形激活能为213 kJ/mol。Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形有3个稳定变形区和1个失稳区,适宜变形的区域为800~870 ℃/0.005~0.080 s-1、870~950 ℃/0.080~0.500 s-1和950~1 000 ℃/0.050~5.000 s-1;不适合进行热加工的区域为800~850 ℃/0.220~5.000 s-1。     

一种含铁Ni_3Al基合金的热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对一种含铁Ni3Al基合金进行了高温压缩试验,试验温度为1 050~1 150℃,应变速率为0.1~1.0s-1,工程应变量为50%。获得了不同变形条件下的真应力-真应变曲线,并分析了合金微观组织的变化。结果表明:合金的流变应力随着变形程度的增加先达到峰值应力,之后逐渐降低,趋于稳态流变。提高变形温度及减小应变速率能有效促进动态再结晶过程。在变形温度1 100℃以上,工程应变为50%时,能够获得完全再结晶的锻态组织。基体中的γ′相粒子对合金动态再结晶有抑制作用,β相的存在促进了相界处动态再结晶形核但抑制了完全动态再结晶晶粒的长大。高温下β相的软化效应和γ′相的回溶转变都有效提高了Ni3Al基合金热加工性能。     

纯镍N6平面热压缩变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对纯镍N6在变形温度800~1100℃,应变速率5~40 s-1,应变量70%条件下进行了高温塑性变形压缩试验,分析纯镍N6高温高应变速率热变形行为,得到了材料在不同变形参数条件下的组织变化规律及流变应力变化曲线,利用动态材料模型绘制出了纯镍N6在不同应变条件下的热加工图.通过对组织及热加工图的分析研究,得出变形温度为1000~1100℃,应变速率为5~7 s-1或20~40 s-1以及变形温度为800~900℃,应变速率为5~10 s-1为纯镍N6材料高温高应变速率热变形的两个合理变形参数区间,在参数区间内N6组织均匀;而流变失稳区变形参数条件下得到的组织比较紊乱,晶粒大小不一.纯镍N6热变形后的晶粒尺寸随变形温度升高及应变速率减小而增大.      

Al-Li-Cu-Mg-Zn-Ag合金的热变形特征与加工图研究

采用Gleeble1500热模拟试验机对Al-Li-Cu-Mg-Zn-Ag合金进行等温热压缩实验,研究其在变形温度范围为300~500℃,应变速率范围为0.001~10 s-1内的热变形行为。分析了合金流变曲线特征,构建该合金在真应变分别为0.1,0.3和0.5时的加工图并讨论了真应变为0.5时的安全区和失稳区组织特征。结果表明:Al-Li-Cu-Mg-Zn-Ag合金的流变曲线分为过渡变形阶段和稳态变形阶段,流变应力的数值随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;3种真应变下的加工图显示,能量耗散因子具有相似的变化趋势,均在高温低速区达到峰值,失稳区覆盖的范围随应变量的增加而增大,当真应变为0.5时,失稳区参数为变形温度300~480℃,应变速率0.01~10.00 s-1;当真应变为0.5时,安全区以动态回复组织为主,有少量动态再结晶,失稳区组织出现了局部流变带;在变形量较小(真应变0.5)的情况下,建议Al-Li-Cu-Mg-Zn-Ag合金热加工工艺为变形温度范围410~480℃,应变速率范围0.003~0.100 s~(-1)。     

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。     

0.07C-0.85Mn-0.16S-0.05Bi钢的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机,在变形温度950 ～1200℃以及变形速率0.01～10 s-1条件下对0.07C-0.85Mn-0.16S-0.05Bi钢进行一系列热压缩实验.结果 表明,实验钢的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶特征,并且流变应力随变形温度的提升或者应变速率的下降而降低.根据不同变形条件下的峰值应力,由Arrhenius模型构建了峰值应力下的本构方程,计算实验钢热变形激活能Q并基于动态材料模型绘制真应变为0.1、0.3、0.5、0.7的热加工图.研究分析了实验钢在不同应变下的失稳区域和合理热加工区域,随着应变的增大,失稳区均出现在高速率变形区,且由低温高速率区向高温高速率区转变.最佳热加工参数为变形温度1020～1200℃、变形速率0.01～0.3 s-1.     

0.07C-0.85Mn-0.16S-0.05Bi钢的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机,在变形温度950 ～1200℃以及变形速率0.01～10 s-1条件下对0.07C-0.85Mn-0.16S-0.05Bi钢进行一系列热压缩实验.结果 表明,实验钢的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶特征,并且流变应力随变形温度的提升或者应变速率的下降而降低.根据不同变形条件下的峰值应力,由Arrhenius模型构建了峰值应力下的本构方程,计算实验钢热变形激活能Q并基于动态材料模型绘制真应变为0.1、0.3、0.5、0.7的热加工图.研究分析了实验钢在不同应变下的失稳区域和合理热加工区域,随着应变的增大,失稳区均出现在高速率变形区,且由低温高速率区向高温高速率区转变.最佳热加工参数为变形温度1020～1200℃、变形速率0.01～0.3 s-1.