30% SiC_p/2024Al复合材料的热变形行为

在Gleeble-1 500D热模拟机上采用等温压缩实验研究30%SiC_p/Al复合材料的高温压缩变形行为,获得该材料在温度为623~773 K,应变速率为0.01-10 s~(-1)的条件下的真应力-应变曲线,并在考虑摩擦和变形热效应的基础上对真应力-应变曲线进行修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,建立该材料的本构方程。根据材料动态模型,计算并建立30%SiC_p/Al复合材料的热加工图,据此确定热变形流变失稳区。在应变速率为0.01 s~(-1)时,随热变形温度升高,该复合材料发生动态再结晶的体积分数增加。     

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。     

SiCp/2014Al复合材料的热变形行为及本构模型

在Gleeble-3180热模拟机上对碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/2014Al)复合材料进行热压缩试验,研究其在变形温度为350,400,450 ℃和500 ℃,应变速率为0.001,0.01,0.1s-1和1.0 s-1条件下的热变形行为。根据热压缩实验的真应变-真应力数据,在考虑应变、应变速率和变形温度对流动应力的耦合影响下构建修正的Johnson-Cook(JC)本构模型,同时建立人工神经网络模型(ANN)。结果表明:SiCp/2014Al复合材料的流变应力随应变速率的增加和温度的降低而增大。与修正的JC模型相比,ANN模型具有较低的均方根误差(0.51 MPa)和平均绝对误差(1.43%),以及较高的相关系数(0.999 7),表明其对SiCp/2014Al复合材料热变形流变应力的预测具有更高的预测精度和可靠性。      

变形条件对30MnSiV钢动态再结晶行为的影响

通过在Gleeble-1500热模拟实验机上对,30MnSiV钢进行高温压缩变形实验,研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响。结果表明．变形的温度、速率及程度均对30MnSiV钢的动态再结晶有影响。获得了30MnSiV钢动态再结晶产生的条件及动态再结晶激活能。     

高压扭转制备SiC_p/Al复合材料的断裂行为

为了研究大塑性变形对颗粒增强复合材料断裂行为的影响规律,在不同高压扭转工艺(high-pressure torsion,HPT)工艺参数下制备SiC_p/Al复合材料,测量试样真应力-应变曲线和观察试样的断口形貌,并分析SiC-Al界面的EDS谱。在分析各参数下材料断口形貌和界面原子扩散的基础上,讨论颗粒增强复合材料的断裂机理。研究发现:SiC_p/Al复合材料包含韧性断裂和脆性断裂2种性质的断裂,断口韧窝的大小和数量与材料的工艺参数有关;HPT变形可以有效改善SiC颗粒与Al基体的界面连接强度,提高该类材料的断裂性质。基体内气孔和颗粒与基体间孔隙的连接是金属基复合材料的主要断裂机制。     

热变形动态软化本构模型

动态回复、动态再结晶是奥氏体热变形过程中动态软化的主要机制。建立了动态回复、动态再结晶型流变曲线模型,５０％再结晶应变等特征应变与形变参数Ｚ间的关系模型以及基于Ｅｎｇｌｅ／Ｂｒｅｗｅｒ理论的形变激活能模型。提出了一种应用最优化技术求解 线性本构模型的新方法。用Ｇｌｅｅｂｌｅ－２０００型热／力模拟试验机对Ｓｔ４１钢进行了平面应变热压缩试验。实验结果及有关文献报导印证了模型的正确性。     

无压浸渗制备SiC_p/Al复合材料的力学性能研究

采用无压浸渗法制备出不同SiC粒度组成和硅含量的SiCp/Al复合材料,并对其性能进行测试分析。研究结果表明:SiCp/Al-7Si复合材料硬度比SiCp/Al-12Si复合材料的低,但抗弯强度和断裂韧性比SiCp/Al-12Si复合材料的高,对不同SiCp/Al复合材料的力学性能的影响程度各不相同;粒径小的SiC颗粒有利于SiCp/Al复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性的提高。当SiC粒度为W7,铝合金中Si含量(质量分数)为7%时,SiCp/Al复合材料的抗弯强度为502MPa、断裂韧性为7.1MPa·m1/2、硬度为66HRA。     

真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

采用真空热压烧结法制备了CuW30复合材料,在Gleeble-1500D热模拟机上对该材料进行等温热压缩模拟试验.研究了温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 S-1、最大变形量为50％条件下的流变应力行为.结果表明:CuW30复合材料存在明显的动态再结晶特征.材料的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,合金的真应力水平随温度的升高而降低.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.在给定的变形条件下,计算的热变形激活能为231.150 kJ/mol.根据试验分析,合金的热加工宜在850～950℃范围内进行,应变速率为0.01～0.1 S-1.     

热处理对SiCp/Al复合材料拉伸变形行为的影响

采用压力浸渗法制备SiC体积分数为55%的SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料.通过拉伸试验和扫描电镜研究不同热处理工艺对该复合材料拉伸变形行为及显微组织的影响.结果表明,热处理对高体积分数SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料的弹性模量影响很小,但T6热处理可显著提高其在拉伸时的弹性极限,而冷热循环处理可以在T6热处理的基础上进一步提高拉伸弹性极限.高体积分数SiCp/Al-10Si-0.7Mg复合材料的拉伸弹性极限的提高主要是热处理过程中基体铝合金中的固溶和时效强化、残余内应力的消除、位错强化和加工硬化综合作用的结果.     

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。     

航空用SiCp/Al复合材料热变形行为与环轧工艺研究

为了研究航空用高强韧碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）的热变形行为,为环轧制备航空用大尺寸环件提供工艺依据,采用粉末冶金工艺制备了17%SiCp/Al复合材料（体积分数）。通过不同温度与不同变形速率的热压缩实验,获得了复合材料在不同热变形条件下的应力应变关系,并根据这一关系建立了复合材料的热加工图。研究结果表明,SiCp/Al复合材料随着变形量的增加,在低于440 ℃或高于490 ℃以及高于0.100 s?1的变形速率下易发生失稳变形。SiCp/Al复合材料在变形温度与变形速率不适宜时,除了发生传统金属的失稳变形等工艺缺陷外,还会出现颗粒损伤引起的表面开裂,这种开裂无法通过机加工去除,应予以避免。最后,在热加工图的指导以及环轧实验验证下,给出了适宜SiCp/Al复合材料环轧成型的工艺参数,完成了外径达1200 mm的SiCp/Al复合材料环件制备。     

40Cr10Si2Mo钢的热变形模型及动态再结晶行为

 为了优化马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo的热轧生产工艺参数,建立线棒材轧制数字化设计及智能化系统数据库,在Gleeble-3500热模拟机上对马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo进行单道次热压缩试验,研究了该钢在温度为900~1 100 ℃、应变速率为0.1~20 s-1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织优化提供理论依据。结果表明,应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增加。温度和应变速率对热变形抗力(真应力)的影响主要取决于在塑性变形过程中,金属内部发生的加工硬化与动态回复、再结晶等软化机制交互作用的结果。建立了双曲正弦(Arrhenius)本构模型。对比发现所建立的本构模型预测值与试验值相关系数R2为0.983 97,平均相对误差(AARE)为4.531%。采用对σ-ε曲线进行4次多项式拟合并求导的方法,分析了40Cr10Si2Mo钢的软化过程以及不同温度和应变速率下动态再结晶的临界条件。阐述了动态再结晶的临界条件与lnZ(Zener-Hollomon参数)值的关系。发现40Cr10Si2Mo钢在lnZ值小于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大而增大。在lnZ值大于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大变化不明显。对比了40Cr10Si2Mo钢的微观组织,发现在1 100 ℃/0.1 s-1条件下晶粒发生了相互吞食合并,部分再结晶晶粒没有长大,最终导致混晶组织出现。然而增加应变速率有助于动态再结晶晶粒的细化。     

含4.35%铜抗菌不锈钢的热变形行为

含铜奥氏体不锈钢具有优异的抗菌性能而广泛应用在食品加工、医疗等领域,然而铜的加入会显著影响不锈钢的加工性能。用Gleeble-3800热模拟试验机对含铜4.35%奥氏体抗菌不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了不锈钢在变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.01～10 s^-1和变形量为50%下的高温变形行为,构建了反映其材料特性的本构方程,使用金相显微镜观察了热变形后的微观组织,分析了各变形工艺下的微观组织演化规律,为含铜不锈钢的加工成型工艺及组织优化提供了理论参考。结果表明,4.35%Cu-304L钢的流动应力对变形工艺是敏感的,应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。采用得到的应力应变曲线建立了一种基于Arrhenius的5阶多项式拟合的应变补偿本构模型,根据此模型计算了相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.972和9.03%,这表明所构建模型可以准确地反映含铜不锈钢的流动行为。结合微观组织发现较高的温度和较快的应变速率有利于再结晶的发生,由于0.01 s^-1低应变速率提供的变形能低,在变形温度为1 100℃、应变速率为...     

Si含量对高硅电工钢热变形与动态再结晶行为的影响

采用Gleeble-3800D热模拟试验机在应变量0. 6、变形温度750～1050℃、应变速率0. 01～1 s-1工艺条件范围内,研究了Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形与动态再结晶行为.采用线性回归方法,建立了三种成分实验钢的流变应力本构方程.计算得到Fe-5. 5%Si、Fe-6. 0%Si和Fe-6. 5%Si高硅电工钢的热变形激活能分别为310. 425、363. 831和422. 162 k J·mol-1,说明Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形激活能随Si质量分数的增加而增大,这使得Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢相同条件下的变形抗力随Si含量的升高而增大.采用金相截线法对不同成分和变形条件下实验钢的动态再结晶百分数进行了统计,结果表明:同一热变形条件下,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的动态再结晶百分数随Si质量分数的升高而减小.本文实验条件下,当变形温度为750～850℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态回复;而变形温度为950～1050℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态再结晶.     

碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织与性能的影响

采用真空热压烧结法制备SiC颗粒体积分数分别为20%、25%和30%的SiCp/Al-30Si复合材料。利用扫描电镜对复合材料的微观组织进行表征,并检测其力学性能及物理性能,运用Turner、Kerner理论模型对材料的热膨胀系数进行计算,分析碳化硅体积分数对SiCp/Al-30Si复合材料组织及性能的影响。研究结果表明:随SiC含量的增加,复合材料的组织中会出现SiC颗粒的团聚,使材料的致密度及抗拉强度下降,在50～100℃之间的热膨胀系数降低,其平均值与Kerner模型计算值很接近。