Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金的热变形行为及热加工图

基于等温恒应变速率热压缩实验,探究了新型Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金在变形温度700～900℃、应变速率0.001～1.000 s-1条件下的热变形行为.通过真应力-真应变曲线分析了变形参数对合金力学性能的影响规律,选用修正的Arrhenuis双曲正弦函数模型推导了耦合应变的本构方程,基于动态材料模型...     

V-5Cr-5Ti合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对V-5Cr-5Ti合金进行了热模拟压缩试验。研究了V-5Cr-5Ti合金在变形温度为1373~1493 K、应变速率为0.1~30.0 s-1工艺条件下的流变行为,建立了合金高温变形的流变应力模型和加工图,并观察了合金变形后的金相组织。研究结果表明:流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。以热模拟压缩试验为基础,通过对真应力-应变曲线的分析与计算得到了V-5Cr-5Ti合金的热变形激活能Q值为468.25 k J·mol-1,建立了V-5Cr-5Ti合金高温变形的流变应力模型。同时,建立了描述V-5Cr-5Ti合金热加工性能的热加工图,其由3部分组成,即Ⅰ变形安全区,Ⅱ变形安全区以及流变失稳区,其中流变失稳区呈对角线连续分布。在绘制、分析V-5Cr-5Ti合金的热加工图的基础上,结合组织分析得出,V-5Cr-5Ti合金最适合在Ⅱ变形安全区内采用液压机进行变形加工。     

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。     

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。     

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。     

二次硬化超高强度钢的热变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为1123～1423K,应变速率为0.5～10s-1的条件下,对航空用高强韧性的二次硬化超高强度钢(AF1410钢)进行了高温轴向压缩试验,测得了AF1410钢的高温流变曲线,并观察了变形后的显微组织。试验结果表明,AF1410钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;AF1410钢在真应变为0.8,应变速率为0.5～10s-1的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高。当变形速率为10s-1时,其变形温度高于1373K,才会发生完全动态再结晶;AF1410钢的热变形激活能Q值为430.39kJ/mol,并确立了其热变形方程。     

SAE9310钢热变形行为的研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为1123~1423 K,应变速率为0.1~10 s-1,真应变为0.8的条件下,对一种传动部件用高强度渗碳钢(SAE9310钢)进行了高温轴向压缩试验,测得了SAE9310钢的高温流变曲线,并观察其变形后的显微组织。试验结果表明,SAE9310钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;SAE9310钢在真应变为0.8的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高,当热变形温度高于1323 K时,应变速率在0.1~10 s-1范围内,试验钢均会发生动态完全再结晶;测得9310钢的热变形激活能Q值为416.78 kJ/mol,并确立了其热变形方程。     

一种新型亚稳β钛合金的热变形本构模型

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度范围为1023～1123 K,应变速率范围为63.000～0.001 s-1的等温热压缩流动应力曲线特征,采用经典的应力-位错密度关系式和动态再结晶动力学模型构建了完整描述亚稳β钛合金热变形流动应力与应变、应变速率和变形温度关系的本构模型.位错密度变化方程和Avrami方程被用来分别描述合金在高(≥1s-1)低(＜1 s-1)应变速率下呈现的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)两种不同的变形机制.最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定本构模型中的相关参数.根据本文所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效方法.     

超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢热变形行为及本构关系

 利用Gleeble-3800热模拟试验机对超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢进行单道次高温压缩试验,研究其在900～1 200 ℃、0.1～50 s-1条件下的热变形行为,并讨论了不同变形条件下的微观组织演变规律;基于Sellars双曲正弦模型构建了超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温流变应力本构方程。研究结果表明,变形温度越高、应变速率越低,则流变应力越小,峰值应变也越小,微观组织由动态回复型向动态再结晶型转变,并且晶粒逐渐长大、粗化。在高温区变形,随着应变速率的升高,动态再结晶晶粒明显细化。所建立的本构方程具有较高的精确度,能反映超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温变形力学行为,可为热加工数值模拟研究提供参考。     

40Cr钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度900～1 200℃和应变速率0.01～10 s^-1范围内，对40Cr钢试样进行压缩实验。研究了40Cr钢真应力-应变曲线特征，建立了峰值应力、应变速率和变形温度间的本构方程，并确定了40Cr钢热变形激活能为310.625 kJ/mol。研究结果显示：40Cr钢热变形时的流变软化机制为动态回复和动态再结晶；随着变形温度增加和应变速率减小，流变应力减小；试样的变形温度越高，应变速率越低，显微组织中的动态再结晶越完全，并且动态再结晶晶粒越容易长大。     

Constitutive analysis and optimization on hot working parameters of as-cast high Cr ultra-super-critical rotor steel with columnar grains

Isothermal hot compression tests on the as-cast high-Cr ultra-super-critical rotor steel with columnar grains were carried out in the temperature range from 1223 to 1523 K and at strain rates from 0.001 to 1 s-1 .The compression direction was parallel to the longitudinal direction of columnar grains.The constitutive equation based on Arrhenius model was presented, and the processing maps based on the dynamic material model were developed, correlating with microstructure observation.The main sof-tening mechanism was dynamic recovery at 1223 K under strain rates from 0.1 to 1 s-1 , whereas it was dynamic recrystallization under other deformation conditions.The constitutive equation modified by strain compensation reasonably predicted the flow stresses.The processing maps and microstructure evolution mechanism schematic indicated that the optimum hot working parameters lay in the zone defined by the temperature range from 1423 to 1473 K and the strain rate range from 0.001 to 1 s-1 .     

生物医用Ti-6Al-7Nb合金高温变形行为研究

为了研究用于外科植入生物材料Ti-6Al-7Nb合金的热变形行为,利用Gleeble 2000热模拟实验机对Ti-6Al-7Nb合金在750～900℃温度范围和0.001～10.000 s-1应变速率范围内进行等温热压缩实验,试验在氩气保护下进行,采用金相显微镜和透射电镜观察热变形后的组织;通过计算变形激活能分析Ti-6Al-7Nb合金在热压缩过程中的变形机制。结果表明:流变应力在经历加工硬化阶段后均表现出流变软化现象,在较低应变速率ε=0.001～0.100 s-1时,材料的软化主要受α相动态再结晶影响;而在较高应变速率ε=1～10 s-1时,材料基本不发生再结晶,其软化是由于钛合金在变形过程中的绝热效应造成的。通过Arrhenius方程计算出合金在750,800,850和900℃下的变形激活能分别为209.25,196.01,194.01和130.40 kJ.mol-1;在750～850℃下的激活能接近于α-Ti的自扩散激活能(200 kJ.mol-1),表明在750～850℃的变形由α-Ti自扩散参与的动态再结晶控制;在900℃下激活能略低于β-Ti的自扩散激活能(160 kJ.mol-1),说明在900℃下的变形机制由β相的动态回复控制。综合考虑变形行为与组织细化因素,温度在750～850℃,变形速率在0.01～0.10 s-1范围为良性热加工区域。     

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。     

高应变速率平面压缩00Cr22Ni5Mo3N双相钢的变形抗力和组织变化

采用Gleeble 3800模拟试验机对锻态00Cr22Ni5M03N双相不锈钢进行900～1200℃,应变速率为10 s^-1和50 s^-1的平面应变试验。结果表明,双相钢的峰值变形抗力随变形温度升高急剧降低,并且当应变速率由10 s^-1提高到50 s^-1时双相钢的峰值应力提高40～60 MPa;在1 000～1200℃变形,钢中铁素体组织发生动态回复和再结晶,奥氏体通过位错的聚集、亚晶界形成发生部分软化。     

26MnB5钢的动态再结晶行为

利用Gleeble-1500热模拟压缩试验获得了26MnB5钢在880～1000℃、0.01～10s-1、最大变形55％条件下的真应力-真应变曲线,研究了26MnB5钢在试验条件下的动态再结晶行为.结果表明:26MnB5的真应力-真应变曲线在高温、低应变速率条件下出现明显峰值点特征,意味着样品发生了动态再结晶;26MnB5再结晶程度和奥氏体晶粒均匀度随温度的增加或应变速率的降低而提高,而晶粒平均尺寸则表现出先减小后增大的趋势;利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程可以建立26MnB5钢动态再结晶动力学模型,模型预测值与实测值基本吻合.     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

摘要：为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为,采用Gleeble 3800热模拟试验机,在变形温度为1050~1200℃和应变速率为0.01~10s-1的变形条件下开展了单道次等温压缩试验。研究结果显示,在变形温度为1050~1200℃和应变速率为1.0~10s-1的变形范围内,钢虽发生了完全的动态再结晶,但应力应变曲线未表现出明显的应力峰值;钢的动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低逐渐增大,当应变速率为001s-1时,动态再结晶晶粒发生长大。采用双曲正弦函数构建了Cutom 450钢的热变形方程,并建立了钢的动态再结晶动力学、临界应变、峰值应变及动态再结晶晶粒尺寸与Zener Holloman参数的定量关系。     

粗晶Mg-3Gd-1Zn合金高温压缩变形过程中的动态再结晶

研究了粗晶Mg-3Gd-1Zn合金在723 ～823 K,应变速率0.100 ～0.001s-1条件下单轴压缩变形过程中的动态再结晶行为.研究结果表明,其热压缩曲线为典型的动态再结晶型,峰值流变应力和稳态流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;在该实验温度范围内其变形激活能约为140 kJ·mol-1;再结晶晶粒尺寸lnd与lnZ参数偏离线性关系,且变形温度对再结晶晶粒尺寸的影响比应变速率更大.利用金相和电子背散射技术(EBSD)对773 K,0.010 s-1条件下压缩不同变形量的Mg-3Gd-1Zn合金进行了组织表征,发现其动态再结晶大都发生在孪晶界及其与原始晶界的交叉处,主要为孪生诱发动态再结晶形核(TDRX)机制.再结晶形核初期形状不规则,晶界倾向于呈直角,随着应变量的增大,由于晶界的局部迁移,再结晶晶粒逐渐转变为稳定的等轴晶.     

BT25钛合金高温变形行为

对BT25钛合金在温度为950~1 100 ℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,分析了热力学参数对流变应力和微观组织的影响,并以Arrhenius方程为基础,构建了本构方程,最后进行了验证.结果表明:BT25合金在相同温度和应变速率下变形,变形量越大,动态再结晶越充分并细化了晶粒.相同变形量,变形温度越低,应变速率越高,动态再结晶晶粒尺寸越细小;流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的升高而减小;BT25合金在α+β两相区（950~1 010 ℃）Q=763.51 kJ/mol,β相区（1 040~1 100 ℃）Q=231.36 kJ/mol.      

中温中压容器用钢13MnNiMoR的热变形行为研究

为制定中温中压容器用钢13MnNiMoR的热加工工艺提供理论依据并实现其工业化生产,利用单道次热压缩模拟实验研究了变形温度(900~1150℃)和应变速率(0.01~1s~(-1))对其热变形行为的影响.结果表明:当应变速率低于0.1s~(-1)时,新晶粒有足够的时间进行形核和长大,奥氏体容易发生动态再结晶;当变形温度降低或应变速率增加时,实验钢在变形过程中主要发生动态回复,流变应力也随之提高.基于测定的流变应力曲线,通过拟合得到实验钢在热变形时的应力指数为4.29,动态再结晶激活能为319kJ/mol,据此建立了13MnNiMoR钢在高温变形时的热加工方程.     

热变形对汽车用Al-Sc-Zr合金高温流变形行为的影响及本构方程的建立

在Gleeble-3000D热模拟机上对Al-0.2Sc-0.04Zr铝合金开展了热变形实验,系统地研究该合金变形参数在0.001~5 s-1和440~600 ℃下的高温流变行为。研究结果表明:在低应变速率和较高的温度下,DRX的发生较为完全。同时,在较低温度（T≤520 ℃）下变形,主要软化机制为动态回复;在较高温度（T>520 ℃）下变形,软化机制转变为动态再结晶,且获得了较为完全的动态再结晶组织;在高温（T≥600 ℃）下变形,晶粒出现明显的长大。分析应力指数（n）和变形激活能（Q）,二者均随变形温度的升高而增加。采用双曲正弦模型,建立了适合Al-0.2Sc-0.04Zr合金的本构方程,可很好地预测峰值应力,为工业化生产提供理论依据。