锻态镍钛合金的热变形行为

采用Gleeble-3800热压缩模拟实验机,对锻态镍钛合金进行等温热压缩实验,研究其热变形行为,实验条件为应变速率0.01～10.00 s~((-1)),变形温度650～1050℃。实验得出了镍钛合金在热压缩过程中的应力-应变曲线,分析了应变对材料变形常数的影响,并根据实验数据建立了锻态镍钛合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变量的本构关系,从而确定了锻态镍钛合金在热压缩变形时的热变形激活能Q和结构因子A。并利用热加工图,确定了锻态镍钛合金在成形过程中的安全加工温度。通过实验表明:锻态镍钛合金的热变形激活能Q为222. 540 kJ·mol~(-1),锻态镍钛合金较佳的热变形温度范围为850～920℃,应变速率低于1.00 s~(-1)。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10 s~(-1)变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800,850℃和10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-1)条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。     

粉末冶金TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

对粉末冶金TC4钛合金在温度为850～950℃,应变速率为0.1～10 s~(-1)范围内进行热模拟压缩实验获得了应力-应变曲线,建立了材料本构方程,描述了粉末冶金TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明:变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1和10s~(-1)时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1 s~(-1),温度为850和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化3种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s~(-1),变形温度为950℃时,有变形热和动态相变2种软化因素,随着变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

原始组织对FGH96合金热压缩变形行为和组织的影响

采用Gleeble热力模拟机分别对平均晶粒直径30μm的热等静压态、10μm的挤压态细晶和3μm的挤压态超细晶FGH96合金进行了等温压缩试验,变形温度为1000～1100℃,应变速率为0.001～0.1s~(-1)。结果表明,在相同变形温度和应变速率下,挤压态合金的应力远小于热等静压态的,随着原始晶粒尺寸减小,FGH96合金的应力呈减小趋势,但在1100℃和0.001s~(-1)变形时,挤压态超细晶的应力略高于挤压态细晶的;应变速率为0.001s~(-1)时,热等静压态组织在1100℃呈现稳定流动特征,应力不随应变的增大而增大,而挤压态细晶组织在1050℃和1100℃均呈现稳态流动特征;应变速率为0.001s~(-1)时,挤压态超细晶组织1050℃应力低于1100℃的,且晶粒组织较1100℃细小均匀,1100℃变形容易形成混晶,组织不易控制。     

TC18钛合金高温变形行为与加工图

采用Gleeble1500热模拟机进行了热压缩试验,研究了TC18钛合金在温度700～950℃,应变速率0.001～10s-1条件下的高温压缩变形行为,并根据应力-应变曲线建立了合金的加工图.研究结果表明:合金在两相区温度变形,应力-应变曲线呈现流变软化特征;而在单相温度区和高应变速率下,合金表现出间断的屈服现象.合金适宜的加工条件为T=700～850℃,(ε)=0.01～0.001s-1与T=850～900℃,(ε)=1～10s-1.合金热加工失稳区为T=700～750℃,应变速率为0.1～10s-1区域.     

新型Ti-V-Mo系钛合金热变形行为及热加工图研究

通过高温热压缩试验研究Ti-555钛合金热变形过程中变形温度、应变速率对流变应力的影响,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出Ti-555本构方程,并依据动态材料模型建立了ε=0.6时的热加工图。结果表明,Ti-555钛合金流变应力对应变速率和变形温度较为敏感,热变形时随变形温度的升高或应变速率的降低,流变应力下降。根据热加工图确定了2个热加工安全区参数为:(1)变形温度为850～950℃、应变速率为0.6～10 s-1;(2)变形温度为950～1150℃、应变速率为0.36～0.9 s-1。     

新型钛合金Ti-555热变形行为及热加工图研究

本文通过高温热压缩试验研究Ti-555钛合金热变形过程中变形温度、应变速率对流变应力的影响,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出Ti-555本构方程,并依据动态材料模型建立了ε=0.6时的热加工图。结果表明,Ti-555钛合金流变应力对应变速率和变形温度较为敏感,热变形时随变形温度升高或应变速率降低,流变应力下降。根据热加工图确定了两个热加工安全区参数为(1)变形温度为850～950 ℃、应变速率为0.6～10 s_^-1;(2)变形温度为950～1150 ℃、应变速率为0.36～0.9 s_^-1。     

热变形条件下高氮CrMn型不锈钢的力学与组织行为

研究了高氮CrMn型不锈钢在温度950~1200℃,应变速率0.01~10 s-1内热变形时的力学行为与动态组织演变规律。通过回归计算,得到了试验钢热变形激活能为320 kJ/mol,表观应力指数3.51,建立了热变形方程;得到了峰值应力(σp)、发生动态再结晶的临界应变(εc)与温度(T)、应变速率间(ε觶)的定量关系。结果表明,σp与εc均随T升高而降低,随ε觶增加而增大。在1150℃、0.01 s-1热变形条件下试验钢可获得均匀细小的完全动态再结晶组织。     

等离子烧结态TC4钛合金热变形行为及本构模型研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对等离子烧结态TC4钛合金开展单向热压缩实验,研究该合金在应变速率为10-3～5 s~(-1)、变形温度为850～1050℃条件下的热变形行为。根据Arrheniu方程构建符合等离子烧结态TC4钛合金高温塑性变形的本构方程。结果表明:在初始变形阶段,由于加工硬化的作用,等离子烧结态TC4钛合金流变应力值随应变的增加迅速达到峰值应力,而后应力值开始减小并趋于稳定,表明该合金变形行为符合稳态流变特征;采用所建立的等离子烧结态TC4钛合金的Arrhenius双曲正弦本构方程能够较好地预测TC4钛合金的峰值应力,且预测值与实测值之间的平均相对误差为6. 73%。在950℃和0. 1 s~(-1)以及1050℃和5 s~(-1)条件下,模型平均相对误差绝对值分别为2. 03%和4. 67%。等离子烧结态TC4钛合金的平均变形激活能为411 k J·mol~(-1),平均应变速率敏感指数为0. 21。     

挤压态Ti-1300合金管材高温变形行为及本构模型

利用Gleeble 3800热模拟试验机研究了挤压态Ti-1300合金管材的高温变形行为,试验温度750~950℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、最大变形量70%。结果表明:Ti-1300合金管材高温变形应力先随应变的增大而增加,到达峰值应力后逐渐降低,最后趋于稳态。峰值应力随变形温度的降低和应变速率的升高而升高。根据Arrhenius公式,建立了该合金管材的本构模型:ε觶=2.8437×10~8×[sinh(9.40×10~(-3)σ)]~(2.90958)×exp(-218.586/RT)。计算的流变应力与试验结果符合较好,该模型可为实际生产提供理论指导。     

W-35Cu复合材料动态压缩变形行为及本构关系

通过Gleeble-1500热模拟试验机对W-35Cu复合材料进行了应变速率0.01 s~(-1)、变形温度25～950℃以及变形温度25℃、应变速率0.01～5 s~(-1)的压缩试验,获取了材料在试验条件下的真应力应变曲线,分析了温度、应变速率对材料塑性变形力学性能的影响。并利用试验数据拟合建立了材料的本构方程。结果表明:在0.01 s~(-1)应变速率下,随变形温度的升高,材料变形抗力减小,材料最佳加工温度在750～900℃;在25℃变形温度下,材料变形抗力随应变速率的增大而增大,且对应变速率比较敏感。对比验证表明,建立的本构方程能较好地表征材料在试验条件下的塑性变形。     

TA15钛合金热变形应力应变曲线及本构模型

在变形温度分别为750,800,850,900,950,1000和1050℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1和1s~(-1)的条件下,对TA15钛合金进行了热压缩试验,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。根据试验结果,计算了变形过程的温升,表明变形热所导致的温升大小与应变速率和应变均成正比,在T=750℃,ε=1s~(-1)的低温高应变速率条件下所产生的温升最大,可以达到122.63℃。基于Sellars-Tegart本构模型,建立了TA15钛合金热变形时的本构模型。     

基于修正JC模型的TA12钛合金高温流变行为

为了研究TA12钛合金高温流变行为,构建能准确描述其高温流变行为的本构模型,对TA12钛合金进行了温度范围为700～850℃,应变速率为0.001～0.1 s~(-1)的高温拉伸试验。结果表明:在所研究的变形条件下,流变应力随应变的增加而逐渐增大,达到峰值应力后又逐渐减小,直至材料发生断裂,并在850℃、0.001 s~(-1)的变形条件下出现了稳态流动应力。综合考虑应变硬化效应、应变速率硬化效应和热软化效应的影响,提出一种修正的JC本构模型,可准确地描述TA12钛合金的高温流变行为。     

2205双相不锈钢的热加工图和组织研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机,对2205双相不锈钢进行热变形研究,变形温度为850～1100℃,应变速率为0.01～10 s~(-1),真应变为0.91。绘制了流动应力-应变曲线,根据动态材料模型构建了不同应变下的热加工图,并且采用EBSD分析了微观组织。结果表明:流动应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;应变的增加使得耗散值η也在逐渐增大;失稳区域(925～1075℃/0.01～0.23 s~(-1))中的1000℃/0.01 s~(-1)和1050℃/0.01 s~(-1)变形条件下铁素体相的部分晶粒长大,而部分奥氏体相所受应变能较小,仍为等轴状晶粒,表现出明显的应变分布不均匀现象;最佳加工区域主要集中在950～1100℃/4.9～10 s~(-1)下,该区域所对应的1000℃/10 s~(-1)和1050℃/10 s~(-1)变形条件下,耗散值η达到64%的主要原因为铁素体相中发生了较多的再结晶。     

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。     

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s~(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。     

燃料包壳用FeCrAl合金变形行为与热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了燃料包壳用FeCrAl合金在形变温度为800～1000℃、应变速率为0.001～1s~(-1)工艺条件下的热变形行为,采用Arrhenius双曲线正弦函数模型建立了FeCrAl高温变形本构方程,结合动态材料模型绘制了FeCrAl在应变量为0.05～0.8的热加工图。结果显示,FeCrAl流变应力随着变形温度的升高而降低、随着应变速率的升高而增大,变形温度与应变速率均会影响其组织演化。根据热加工图,FeCrAl流变失稳区随着应变量的增加先扩展后趋于稳定,其最佳热加工工艺参数确定为:应变量ε=0.1时,应变速率e0.008 s~(-1)、变形温度为880～1000℃;应变量ε≥0.3时,应变速率e0.027 s~(-1)、变形温度950℃。     

电子束冷床熔铸TC4合金的多道次热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机,对电子束冷床熔铸制备的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金在变形温度为850～1000℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)和总变形量为50%条件下进行多道次热压缩模拟实验,研究铸态合金的多道次压缩热变形行为及微观组织演变规律。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低均呈降低趋势;不同变形温度下随应变速率的降低,合金的软化率逐渐升高,且变形温度越高,各道次间软化率趋于稳定;在变形温度950～1000℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)范围内合金的组织均得到不同程度的细化和均匀化,并发生动态回复与再结晶现象,此变形参数下合金的热加工性能稳定,可为电子束冷床熔铸TC4合金的铸态直接多道次热轧成形提供指导。     

铸态TC21钛合金高温变形行为研究

以铸态TC21钛合金为研究对象,在Gleeble3500热模拟试验机上对TC21钛合金在开坯温度1000～1150℃、应变速率0.01～10 s-1的高温变形行为进行了研究.结果表明,铸态TC21钛合金流动应力随应变速率的提高和温度的降低而升高,具有温度和应变速率敏感性;β区变形激活能为196.277 kJ/mol,变形机制以动态回复为主;低应变速率下(ε≤0.1 s-1),流变曲线呈稳态流动特征,拉长的β晶粒晶界呈锯齿状,晶界处发生连续再结晶;高应变速率下(ε≥1 s-1),拉长的β晶粒晶界平直,为典型动态同复;高应变速率且温度相对较低(ε=10 s-1,T≤1150℃)时,流变曲线呈流动软化特征,原因是局部温升效应及局部塑性流动.