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。     

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。     

15%SiC_p/2009A1复合材料的热变形行为及加工图

为了研发高性能颗粒增强铝基复合材料,采用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了粉末冶金15%SiC_p/2009A1复合材料在变形温度为370~520℃、应变速率为0.01~10.00 s-1条件下的高温变形特性。结果表明,当变形速率一定时,该复合材料的流变应力随变形温度升高而降低;当变形温度一定时,复合材料的流变应力随应变速率增大而提高。采用动态材料模型建立了15%SiC_p/2009A1复合材料的热加工图。热加工图表明,在较高应变速率区域(2.00~10.00 s~(-1)),出现流变失稳,有少量颗粒—基体界面开裂和SiC颗粒本身破碎。该复合材料的动态再结晶区域位于加工图的较低应变速率区域(1.00 s~(-1)),功率耗散率值较为适中,为0.24~0.35,此时材料具有良好的塑性,适合进行热加工变形。综合加工图以及微观组织观察结果,获得了复合材料热变形的最佳工艺参数:变形温度为450~490℃、应变速率为0.01~0.10 s~(-1)。     

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。     

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℃)。     

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.     

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.     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21k J·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000-1100℃,应变速率0.1-1 s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000-1100℃,锻造道次15次.      

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。     

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。     

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。     

氢化钛粉末冶金制备的近α型Ti-1100合金的高温压缩性能

以氢化钛粉为原料,采用粉末冶金法-热等静压法制备高温钛合金Ti-1100,并进行了等温压缩试验,通过压缩样品应力应变曲线进行压缩变形行为分析,再结合Arrhenius双曲正弦本构模型建立热压缩本构方程.通过应力应变曲线分析,发现应变速率在0.01 s-1时,所有样品在加工硬化后均表现出稳态流变行为;而应变速率为1 s-1、温度在900℃或1000℃时,流变应力随着变形达到稳态流变状态后,呈增加趋势.应变速率为0.01、0.1、1 s-1时的热压缩变形激活能分别为96、165、232 kJ/mol.硬度测试结果表明显微硬度随温度和应变速率增加稍有降低趋势,当温度为950℃,应变速率为0.1 s-1时,合金的硬度普遍较小,热加工性能最佳.     

7N01铝合金热压缩流变行为研究

采用Gleeble-1500D热模拟机进行热压缩变性试验,研究7N01铝合金在变形温度为340 ～460℃、应变速率为0.01～ 10.00 s-1条件下的流变应力行为.结果表明:变形温度和应变速率对合金流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高;合金在低应变速率(0.01,0.10,1.00s-1)时主要为动态回复软化机制,而在高应变速率(10.00 s-1)时出现动态再结晶软化;7N01铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.     

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.     

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.     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359.9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围.SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.      

初始晶粒尺寸对2024铝合金热变形行为和组织的影响

利用永磁搅拌近液相线铸造和普通铸造方法制备不同晶粒尺寸的2024铝合金铸锭,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究初始晶粒尺寸对不同压缩变形条件下2024铝合金的热变形行为和变形后显微组织的影响。研究表明:2024铝合金的热变形行为依赖于变形条件和初始组织。初始晶粒尺寸对流变应力的影响是:当应变速率小于0.1 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而减少;当应变速率为10 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而增大。降低变形温度会弱化晶粒尺寸对流变应力的影响。热压缩流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。应变速率为10 s~(-1)时,热压缩应力应变曲线呈现周期性波动;只在粗晶2024铝合金中发现变形剪切带。     

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.      

30% SiC_p/Al复合材料热变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究30%SiCp/Al复合材料在温度为623~773 K、应变速率为0.01~10 s-1下的热变形及动态再结晶行为。结果表明:材料的高温流变应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度降低或应变速率升高而增大,材料热激活能为272.831 k J/mol。以试验数据为基础,建立q-s和?q/?s-s曲线,从而进一步获得动态再结晶的临界应变和稳态应变,通过试验数据的回归分析,建立动态再结晶的临界应变模型和稳态应变模型,并在此基础上,获得所需要材料的动态再结晶图。