TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

基于应变影响热加工图的TC4-DT钛合金热成形工艺参数优化（英文）

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在变形温度为1181~1341 K及应变速率为0.01~10 s~(-1)参数范围内对TC4-DT钛合金进行等温恒应变速率压缩试验。基于加工图理论分析了不同应变条件下应变速率敏感因子、功率耗散因子及失稳区的区别与联系,分析加工图发现:TC4-DT钛合金在1181~1341 K,应变速率为0.01~0.79 s~(-1)之间主要发生动态再结晶/动态回复(DRV/DRX),此区间对应的能量耗散效率大致为45%,当变形发生在温度1181~1211 K,较高应变速率(1 s~(-1))下,对TC4-DT钛合金加工时易发生流变不稳定现象。     

TB9钛合金的热变形行为及加工图

通过在G1eeble-3800模拟机上热压缩试验研究了TB9钛合金在变形温度850~1050℃、应变速率0.01~10s~(-1)、变形程度70%的条件下的热变形行为。基于试验数据及Prasad判据建立了真应力-真应变曲线和加工图,通过其研究了该合金的高温变形行为、变形失稳现象和变形机制。结果表明:TB9钛合金的流变应力与变形速率成正比,与变形温度成反比:在试验条件下合金发生不连续屈服现象;功率耗散率较高的区域发生了不连续动态再结晶;流动失稳区为:850~1050℃和0.5~10s~(-1),850~950℃和0.08~0.5s~(-1),失稳现象表现为不均匀变形;适合加工的区域是1000~1050℃和0.01~0.1 s~(-1)围成的区域。     

TA15钛合金热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机对TA15钛合金进行了热压缩,获得了TA15钛合金在750~980℃、应变速率在0.001~1 s~(-1)的应力-应变曲线。基于TA15钛合金的压缩试验数据建立了高温热变形本构方程和热加工图,并结合热加工图分析了TA15钛合金热变形组织,确定了TA15钛合金的合理热加工参数范围。结果表明,TA15钛合金本构方程为双曲正弦函数,可由Z参数表示,其热变形激活能为523.374 k J/mol。TA15钛合金高温热变形最佳工艺参数为变形温度875~980℃和应变速率0.01~0.10 s~(-1)。     

TA15钛合金高温热压缩变形行为及热加工图

获得准确的钛合金塑性变形特征和热加工条件,是钛合金挤压、轧制等塑性加工工艺参数选择的重要依据。本实验研究了TA15钛合金在应变速率0.01~20 s~(-1)、变形温度850~1050℃条件下的压缩变形行为、组织特征,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出了TA15本构方程,基于动态材料模型建立了合金在真应变0.1~0.7时的热加工图。结果表明,在本实验的应变速率和变形温度的条件下进行压缩变形,随着变形温度的升高,合金中的α相逐渐向β相转变;随着应变速率的提高,α相向β相转变的程度逐渐减小。根据热加工图确定了合金的两个热加工安全区域:(1)变形温度950~1050℃、应变速率0.01~0.37 s~(-1);(2)变形温度875~950℃、应变速率1.65~13.5 s~(-1)。     

低碳钢20CrNi2Mo的高温热变形行为及热加工图

以20CrNi2Mo低碳钢为研究对象,采用DIL805A/T热模拟试验机在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.001~1s~(-1)条件下进行等温单道次轴向热压缩试验,建立了20CrNi2Mo钢高温压缩的最大变形抗力本构方程和热加工图,并观察了热变形组织。结果表明:真应变值为0.1~0.5的热加工图中均存在两个功率耗散峰区,且随着应变量的增加峰区I逐渐向变形温度较高的区域移动,峰区II向应变速率增大的区域移动。热加工图中失稳区域随着应变量的增加先逐渐减小后又逐渐增大,在ε=0.4时,失稳区域最小,此应变量下20CrNi2Mo钢较优的热加工工艺区间为:变形温度940~960℃、应变速率0.001 s~(-1)或温度1025~1050℃、应变速率0.01~0.06 s~(-1)。     

DH780钢的热变形行为及热加工图

采用Thermecmastor-Z热模拟试验机研究了试验钢在800~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1的热压缩变形行为,并观察变形后显微组织。基于试验数据分析,确定了试验钢在奥氏体区的热变形方程,建立试验钢在0.8真应变下的热加工图。结果表明:试验钢的流变应力和峰值应变随变形温度的升高而减小;试验钢在奥氏体区的热变形激活能为385.91 kJ/mol。根据试验钢功率耗散及流变失稳判据确定最佳热加工工艺参数为热变形温度范围1050~1150 ℃和应变速率0.01~0.1 s^-1。在该范围内,试验钢发生完全动态再结晶,功率耗散系数为17%~32%。     

ZE42镁合金热压缩流变本构方程和热加工图

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了应变速率为0.01~10s~(-1),变形温度为300~450℃的ZE42镁合金高温压缩变形时的流变特征,同时根据材料动态模型(DMM)建立了ZE42镁合金在应变量分别为0.35,0.40和0.45条件下的热加工图。结果表明,ZE42镁合金在试验温度范围内热压缩变形的平均表观激活能为151kJ/mol。应变量对该合金的热加工图有明显影响。当应变量为0.40时,仅在300℃,10s~(-1)附近或者是320℃,0.01s~(-1)附近的2个极小区域内处于失稳状态,然而当应变量为0.35和0.45时失稳区主要分布在温度320℃,应变速率在0.1~1.0s~(-1)的较大区间内。350~450℃,应变速率≤0.1s~(-1)为ZE42镁合金适宜的热加工区间,该区间功率耗散因子峰值η_(max)=83%,压缩变形主要为连续动态再结晶晶界滑动协调流变机制。     

新型Ni-Cr-Co-Mo合金热压缩变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了Ni-Cr-Co-Mo合金在变形温度950~1080℃、应变速率0.01~10 s~(-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了合金热加工图。结果表明:合金在试验条件下具有正应变速率敏感性。合金的平均热变形激活能为566.758 kJ/mol。当应变为0.4时,合金的流变失稳区域较大,说明该合金在大应变时加工难度很大。在变形温度为1000℃时,随着应变速率降低,动态再结晶更加充分。合金最佳工艺参数为变形温度1000~1050℃、应变速率0.01~0.1 s~(-1)。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。     

16Cr超级马氏体不锈钢的热变形特性

采用Gleeble3800热模拟试验机对16Cr超级马氏体不锈钢进行高温热压缩试验,测得其高温流变应力曲线。通过双曲正弦模型构建了试验钢的热变形本构方程,获得了该钢的热变形表观激活能Q为533.018 k J/mol。根据材料动态模型绘制试验钢热加工图,结合高温变形后显微组织,确定可行热加工工艺参数:变形温度为925~1025℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1);变形温度为1050~1100℃,应变速率为0.1~10 s~(-1)。此时试验钢组织发生了完全动态再结晶,晶粒明显细化,且对应的能量耗散效率较高。     

欠时效态7075铝合金热变形行为及热加工图

采用Gleebe-3500型热模拟试验机对7075铝合金进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了该合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下的热变形行为,并据此建立了热加工图。结果表明:流变真应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小;经250℃、16 h欠时效处理的样品,其峰值应力要显著大于未经时效的样品;真应变为0.3和0.7的热加工图在250~350℃的温度区间、0.01~1 s~(-1)的应变速率区间均出现流变失稳;16 h欠时效态7075铝合金的最佳热变形参数为:变形温度400~450℃、应变速率0.01~0.001 s~(-1)。     

GH2907合金热变形行为及热加工图

通过热模拟压缩实验研究了GH2907合金在变形温度为950~1100℃、应变速率为0.01~10s_^-1、变形量为60%条件下的热变形行为,流变应力随着变形温度的升高或应变速率的降低而显著降低；根据Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数,计算了热变形激活能Q,建立了GH2907合金的热变形本构方程；根据动态材料模型,确定了GH2907合金在不同应变下的功率耗散图,功率耗散效率η较高的区域位于温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围,在该变形区域内组织发生了明显的动态再结晶现象；基于Preased失稳判据,绘制了GH2907合金在不同应变下的热加工图,流变失稳区位于高温高应变速率区域,即温度为970~1100℃,应变速率为0.6~10s_^-1范围,在该变形区域内动态再结晶晶粒沿着绝热剪切带和局部流动分布。根据GH2907合金热加工图及微观组织分析得到适宜的加工区域是温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围。     

车身用6022铝合金热加工图及组织演变

利用Gleeble-3500热模拟试验机测定了6022铝合金的应力应变行为,基于动态材料模型,构建了热加工图。观察了不同变形条件下的金相组织。实验结果表明:当形变量为60%时,6022铝合金热加工图中存在局部较高的功率耗散区(加工温度为440~550℃、应变速率为0.01~1 s~(-1)时),达30%以上,为实验材料的最佳热加工区,在该区域热变形后,材料晶粒细小;热加工图中存在3个失稳区,加工温度为300~390℃,应变速率为0.01~0.02 s~(-1);加工温度为300~340℃,应变速率为0.4~10 s~(-1);加工温度为470~500℃,应变速率为0.6~10 s~(-1)。实际热加工过程中应避开此区域,防止材料内部微观缺陷的产生。     

DB685钢的热变形行为及热加工图

为了研究DB685钢的热变形特性,选取并建立了DB685钢的高温应力应变本构方程,利用Gleeble-1500热模拟机对DB685钢在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、最大应变量70%条件下进行压缩实验,根据建立的本构方程,绘制DB685钢的热变形加工图,利用所建立的加工图,分析了不同温度和应变速率下合金的热成形性能,结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力下降,动态再结晶更容易发生;DB685钢在1125℃温度以上,并且在对应的应变速率下,耗散系数存在峰值;随着应变的增大,其耗散系数略有增大,失稳区减小,但热加工图的整体趋势保持一定。因此对于工业热加工,建议变形温度为1125~1175℃,应变速率高于0.032 s~(-1)。     

25Cr3Mo3NiNbZr热变形行为研究

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对25Cr3Mo3NiNbZr进行热压缩试验,研究其在温度800～1250℃和应变速率为0. 01 s~(-1)～20 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。根据材料动态模型,计算并分析了合金的热加工图,利用热加工图确定了热变形的流变失稳区,合金在热加工温度为1050～1150℃,应变速率为0. 01 s~(-1)时可加工性最优。     

基于本构方程和热加工图的喷射成形LSHR合金的热变形行为（英文）

采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为1020~1150℃、应变速率为0.0003~1.0 s~(-1)条件下,对喷射成形低固溶高熔点(LSHR)合金进行热压缩实验,研究其流变行为。建立其本构方程,绘制能量耗散图以及热加工图,观察基于不同能量耗散因子的微观演变和位错分布特征。结果表明,流变应力随温度的降低、应变速率增加而增大。经计算,喷射成形LSHR合金的变形激活能为1243.83 kJ/mol。当应变为0.5时,在加工图能量耗散因子η=0.36区域中微观组织呈典型的动态再结晶和低位错密度特征。基于微观组织演变和热加工图,喷射成形LSHR合金的最佳热加工参数范围为热加工温度1110~1150℃、应变速率0.01~0.3 s~(-1)。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金热变形行为及加工图（英文）

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为820~1060℃及应变速率为0.001~1 s~(-1)参数范围内对Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金进行等温恒应变速率压缩试验。建立了该合金的高温变形本构方程,得到两相区和单相区的表面激活能分别为764.714和126.936k J/mol。基于动态材料模型(DMM)和Prasad失稳准则建立了应变为0.4和0.7时的热加工图。分析加工图发现:Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金在840~1060℃,应变速率为0.001~0.1 s~(-1)之间主要发生动态再结晶(DRX)/球化,此区间变形时耗散率峰值51%分别出现在940℃/0.001 s~(-1)和880℃/1 s~(-1),其变形后微观组织演变机制与热加工图匹配较好,当变形发生在820℃,较高应变速率(≥1 s~(-1))下该合金加工时易发生流变失稳现象。     

基于热加工图的TiNiNb合金高温塑性研究

采用热模拟压缩试验研究铸态TiNiNb合金在变形温度为700～1050℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的热变形特征,基于试验结果建立了铸态TiNiNb合金的热变形本构方程.根据动态材料模型,计算并分析合金的热加工图.利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,加热温度为750～880℃、应变速率为0.3～10s-1,或者加热温度为880～950℃、应变速率为0.01～0.5 s-1.     

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TA17钛合金在温度750~950℃和应变速率0.01~20 s~(-1)范围内的热变形行为,并且分析了原始组织晶粒尺寸对TA17钛合金热变形行为的影响。结果表明,TA17钛合金在750~900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主,峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低;而在900~950℃时以动态回复为主,峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下,原始晶粒尺寸越小,热变形过程中的流变应力越小,动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸,可以有效提高TA17钛合金的热加工稳定性,扩大热加工的可加工区间。