粗晶GH4720Li合金热变形行为与动态再结晶特点

为了模拟难变形镍基高温合金GH4720Li开坯锻造过程,采用Gleeble-3800热模拟试验机研究经均匀化处理的GH4720Li铸锭高温压缩变形时的力学流动行为,分析高温变形过程中微观组织演化规律。结果表明,GH4720Li合金在1100℃, 0.1 s~(-1)条件下应力水平达到250 MPa,且应力对热变形温度和应变速率敏感,动态再结晶是主要的软化机制。粗晶组织提高了合金动态再结晶临界变形温度和应变速率,如在变形量为60%,变形条件为1140℃, 0.001 s~(-1)和1180℃,0.001s~(-1)才能发生完全动态再结晶。计算的粗晶GH4720Li合金热变形激活能Q=1171kJ/mol,较高的热变形激活能表明粗晶组织不利于热塑性变形和动态再结晶的发生。基于本研究,铸态GH4720Li合金开坯温度应高于1140℃,同时保证较低的应变速率,以确保动态再结晶的充分发生,实现枝晶组织破碎。     

GH4720Li合金流变力学Arrhenius本构方程的建立和再结晶形核机制分析

在MTS热模拟试验机上对GH4720Li合金进行了热模拟试验研究,根据所得结果绘制了其应力-应变曲线,构建了表征其流变力学的Arrhenius本构模型。结果表明:在应变为0.1条件下,GH4720Li合金的材料常数为:Q为638.82 kJ/mol、lnA为53.36、n为3.35、α为0.0081,并揭示了GH4720Li合金的动态再结晶形核机制。组织分析结果表明:在应变0.35、应变速率0.001 s~(-1)、变形温度1140℃条件下,γ′相有效地阻碍了GH4720Li合金晶界的转动和滑动,大大降低了其动态再结晶晶粒长大速率和晶界迁移速率,对晶界起到一定的钉扎作用;在应变0.5、变形温度1140℃时,应变速率为0.001、0.01、0.1、1 s~(-1)时,应变速率越低,晶粒具有充足的长大时间,越能够促进动态再结晶过程,动态再结晶过程越完全,应变速率越高,材料的变形畸变能稳定,为形核提供了足够的驱动力。在应变0.5、变形温度1140℃条件下,应变速率为0.01 s~(-1)时,GH4720Li合金的晶粒形貌最好。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

Cu-Cr-Zr-Ag合金高温热变形及组织演变

对Cu-Cr-Zr-Ag合金在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行热压缩实验,对合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~950℃的高温变形过程中的流变应力行为、热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了研究。结果表明,流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率提高而增大。Cu-Cr-Zr-Ag合金在热变形过程中的动态再结晶机制受变形温度和应变速率控制。当温度达到950℃,应变速率为0.001 s-1时,Cu-Cr-Zr-Ag合金发生完全的动态再结晶。该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为343.23 k J/mol,同时利用逐步回归法建立了该合金的流变应力方程。     

FGH4096/GH4133B双合金高温变形的动态软化行为

FGH4096/GH4133B双合金在变形温度1020~1140℃、应变速率0.001~1.0s-1条件下进行50%变形量的热模拟压缩试验。根据应力-应变曲线,基于传统Arrhenius型方程建立双合金高温变形过程中的本构关系。结合应力-应变曲线与Poliak-Jonas准则分析不同变形参数对双合金组织软化机制的影响。结果表明:FGH4096/GH4133B双合金变形时,升高温度和降低应变速率可有效诱导该双合金的软化机制由动态回复转变为动态再结晶。     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

镍基变形高温合金动态软化行为与组织演变规律研究

采用Gleeble3500D热模拟试验机研究了GH4720Li合金的高温热变形行为,分析了不同热压缩工艺条件下流变力学曲线特征,建立了表征材料流变力学特征的包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型以及BP人工神经网络模型,并通过对材料热变形组织的表征,揭示了GH4720Li合金高温变形过程中的动态再结晶形核机制。结果表明,包含应变参量的双曲正弦型Arrhenius本构关系模型预测精度较差,而BP人工神经网络模型能很好地表征GH4720Li合金热变形过程中的流变力学行为,模型预测值与实验值的平均相对误差仅为0.814%。组织分析结果表明,GH4720Li合金在1140℃条件下动态再结晶的主要形核机制为非连续动态再结晶,变形晶粒的晶界为再结晶晶粒提供形核位置。     

Cu-Cr-Zr-Nd合金高温热变形及组织演变

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr-Nd合金进行热压缩实验,对合金在应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1、10 s-1,变形温度分别为650、750、850、900、950℃的高温变形过程中的流变应力行为、热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行研究。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大。Cu-Cr-Zr-Nd合金在热变形过程中的动态再结晶机制受变形温度和应变速率的影响。当温度为900℃、应变速率为10 s-1时,Cu-Cr-Zr-Nd合金发生完全的动态再结晶。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为404.84 k J/mol,同时利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。     

Cu-Ni-Si合金动态再结晶行为及组织演变研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对Cu-Ni-Si合金在变形温度为600～800℃、应变速率为0.01～5.00 s-1条件下,分析了合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系,在热压缩过程中组织的变化.结果表明,应变速率和变形温度的变化对合金的再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶,应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶;在同一应变速率下合金动态再结晶的显微组织受到变形温度的影响;利用Arrhenius双曲正弦函数求得Cu-Ni-Si合金热变形激活能为245.4 kJ·mol-1.     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为及动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~850℃的高温变形过程中的流变应力行为进行了研究。利用光学显微镜分析了合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大。升高变形温度以及降低应变速率,均有利于Cu-Cr-Zr合金的动态再结晶发生。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为392.5 kJ/mol,同时利用逐步回归的方法建立了该合金的流变应力方程。     

Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B钛合金的热压缩行为(英文)

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对低成本钛合金Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B的热压缩行为进行研究。采用的应变速率分别为0.01、0.1、1.0和10s1,选用的温度分别为800、850、900和950°C,试样的变形量最大为70%。结果表明:峰值流变应力随着温度的增加和应变速率的降低而降低;根据Arrhenius公式获得该合金在本实验条件下的本构方程为ε=6.1×1012[sinh(0.0113044σ)]3.35×exp(-261719.8/RT),并得到了该合金的加工图。当应变速率大于等于1.0s1时,合金内发生动态再结晶现象,且应变速率越大动态再结晶现象越明显。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金β锻动态再结晶(英文)

通过热压缩实验研究Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在变形温度为1000～1100°C,应变速率为10-3～1.0s-1的条件下的动态再结晶行为。结果表明:在变形温度高于1050°C、应变速率低于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以不连续动态再结晶为主;在变形温度低于1050°C、应变速率高于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以连续动态再结晶为主,同时存在少量的不连续动态再结晶。此外,降低应变速率和升高变形温度均能促进动态再结晶进程并使β变形晶粒细化。     

Processing Maps for Controlling Microstructure of an Aircraft 2E12 Aluminum Alloy

采用能量消耗加工图研究 2E12 铝合金热压缩过程中的变形行为及其微观组织演变,且建立能量消耗效率与微观组织演变的关系。压缩变形温度范围为 250～500 °C,应变速率范围为 0.01～10 s-1,总真应变量为 0.5。结果表明,加工图中存在 2 个动态回复区域:(1) 325～400 °C,0.01～0.03 s-1,(2) 350～450 °C,1.78～10 s-1。当温度高于 450 °C时,2E12 合金发生部分动态再结晶现象,且动态再结晶体积分数随变形温度的升高而增大,但是当温度为 500 °C,应变速率为 1～10 s-1时,2E12 合金发生了第二相粒子回溶和沿晶开裂的现象。     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。     

Incoloy901合金的热加工图与热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟机研究Incoloy901高温合金在变形温度950~1150 ℃,应变速率0.005~1 s^-1,真应变0.6下的热变形行为。结果表明:变形温度大于1000 ℃,应变速率大于0.01 s^-1时,Incoloy901合金真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征。根据应力-应变曲线构建Incoloy901合金的本构方程与热加工图,得出形变激活能Q=439.401 kJ/mol,最佳热加工工艺为:变形温度1050~1150 ℃,应变速率0.005~0.1 s^-1,在此工艺范围内合金的高温变形功率耗散系数η较高,可达37%,能获得较好的动态再结晶组织。     

Ti6Al4V钛合金的变形组织及织构

在温度850~930°C、应变速率0.01~1 s-1的条件下,对初始组织为等轴组织的Ti6Al4V钛合金进行变形程度为70%的热压缩变形实验,研究合金的变形组织及织构。结果表明,当温度低于900°C、应变速率高于0.1 s-1时,合金的组织主要是拉长的α晶粒;而在高于900°C以及低应变速率下,则会发生动态再结晶。电子背散射衍射（EBSD）结果显示,合金在再结晶过程中亚晶界吸收位错,最终形成大角晶界。在930°C时动态再结晶已基本完成,水冷至室温时形成针状α相。与原始组织相比,合金在930°C变形时织构得到增强,低于930°C变形时织构变弱。     

Ti-5553合金高温变形时动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对Ti-5553钛合金的动态再结晶行为进行研究。结果表明,在温度800～860℃、应变速率0.01～10s-1的范围内,Ti-5553合金在高温、低应变速率变形时,晶界弓出形核是其主要的动态再结晶形核机制;在低温、高应变速率、大变形量变形时,位错塞积形核是主要的动态再结晶形核机制。在非均匀变形的条件下材料产生绝热剪切现象,其形核主要以亚晶吞并长大形核机制进行。     

挤压Mg-Li-Zn-Ce-Y-Zr合金的热变形行为

在温度T=250~450℃,应变速率为0.001~10s-1的条件下,利用Gleeble-3500热模拟试验机对挤压Mg-7.8%Li-4.6%Zn-0.96%Ce-0.85%Y-0.30Zr合金进行高温热压缩试验,分析流变应力曲线特点。合金的流变应力曲线表现出动态再结晶特征,动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制。流变应力峰值随温度的降低和应变速率的增大而升高。稀土相化合物和α相促进β相的动态再结晶,使α相再结晶减缓。在热变形过程中动态再结晶迅速,流变应力曲线表现为临界应变较小,加工硬化迅速被动态软化所掩盖。     

Deformation Mechanism and Hot Workability of Extruded Magnesium Alloy AZ31

Using the flow stress curves obtained by Gleeble thermo-mechanical testing, the processing map of extruded magnesium alloy AZ31 was established to analyze the hot workability. Stress exponent and activation energy were calculated to characterize the deformation mechanism. Then, the effects of hot deformation parameters on deformation mechanism,microstructure evolution and hot workability of AZ31 alloy were discussed. With increasing deformation temperature, the operation of non-basal slip systems and full development of dynamic recrystallization(DRX) contribute to effective improvement in hot workability of AZ31 alloy. The influences of strain rate and strain are complex. When temperature exceeds 350 °C, the deformation mechanism is slightly dependent of the strain rate or strain. The dominant mechanism is dislocation cross-slip, which favors DRX nucleation and grain growth and thus leads to good plasticity. At low temperature(below 350 °C), the deformation mechanism is sensitive to strain and strain rate. Both the dominant deformation mechanism and inadequate development of DRX deteriorate the ductility of AZ31 alloy. The flow instability mainly occurs in the vicinity of 250 °C and 1 s-1.     

热变形条件对P92钢动态再结晶组织及机制的影响

采用Gleeble-1500D热力模拟压缩试验机,研究P92锻态料在温度900℃～1300℃、应变速率0.5s-1～25s-1、变形程度50%条件下的热变形行为,分析热变形参数对应力-应变曲线、动态再结晶组织演变规律和机制的影响,获得了动态再结晶分数和动态再结晶晶粒尺寸。结果表明,P92钢动态软化机制有动态回复、不连续动态再结晶和几何动态再结晶3种方式。动态再结晶分数随温度的升高而增大,且随着应变速率的增大,发生不连续动态再结晶的温度范围扩大。采用提高热变形温度和高应变速率的改进工艺,可获得P92钢优良的组织和性能。