BT25钛合金在锻造过程中失稳变形和动态再结晶行为的数值模拟（英文）

分别利用失稳图和功率耗散图确定BT25钛合金失稳变形组织和动态再结晶变形组织的热力参数边界条件,并将其输入到Deform-3D有限元软件中,使加工图技术与有限元技术能够进行有效结合。利用二次开发后的软件对BT25钛合金在变形温度为950～1100℃和应变速率0.001～1 s~(-1)的条件下进行失稳变形组织和动态再结晶行为的模拟和预测,并通过对比金相组织,验证了该模拟结果的可靠性。结果表明,流动应力随变形温度的升高或应变速率的降低而降低;失稳变形组织集中在低温、高应变速率区域;高温和低应变速率均有利于动态再结晶(DRX)行为;微观组织的观察结果与模拟预测的结果吻合较好,说明本研究提出的加工图技术与有限元技术相结合的方法对模拟与预测金属锻造过程中的失稳变形组织和DRX行为是可行的。     

BT25钛合金β相区动态再结晶行为及数值模拟

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温压缩实验,分别采用Najafizadeh-Jonas加工硬化率模型和Cingara-McQueen流变应力模型研究了合金在变形温度1040~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1和最大压下率为60%的条件下动态再结晶的临界条件,分析真应力-真应变曲线,计算加工硬化率并建立了临界应变模型;同时通过线性回归法计算材料参数,构建JMAK动态再结晶动力学方程,并采用该模型模拟了BT25钛合金在热变形过程中动态再结晶行为。结果显示:流动应力表现出对应变速率和变形温度非常敏感;高温和低应变速率有利于DRX发生;有限元模型对DRX体积分数的预测误差在10%以内。该模型具有良好的预测能力,为工业生产中塑性变形和微观结构的预测提供了有效的工具。     

SP700钛合金热压缩失稳变形数值模拟研究

利用SP700钛合金在Gleeble-3800型热模拟试验机下进行等温恒应变速率压缩得到的实验数据,构建出基于Prasad失稳准则的失稳图,得到在变形温度为700 ~ 950 ℃、应变速率为0.001 ~ 1 s_^-1时SP700钛合金的热压缩失稳变形的边界条件,并以此为基础结合Deform-3D有限元软件对SP700钛合金在热压缩过程中失稳变形区域的分布及变化情况进行有限元数值模拟研究。结果表明：热压缩实验得到的SP700钛合金微观组织与有限元数值模拟结果的吻合度较高,即通过Deform-3D有限元软件可以有效模拟预测出SP700钛合金热压缩过程的失稳变形区域的分布及变化情况。     

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。     

基于Murty判据的TB8钛合金加工图及变形区分析

采用Gleeble3500对TB8钛合金进行等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究该合金在温度750~900℃、应变速率0.001~10 s-1热变形参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析TB8钛合金的热变形行为。结果表明:TB8钛合金的失稳变形区为:温度750~780℃,应变速率0.03~10 s-1;温度780~900℃,0.35~10 s-1,发生失稳变形后的组织特征为局部流动及β相晶粒的不均匀变形。较佳的稳定变形区为:温度815~885℃、应变速率0.03~0.1 s-1,发生稳定变形后的组织为动态再结晶后的等轴组织。结合预测的稳定变形区及显微组织特征可知,在单相区850℃变形时,0.1 s-1作为动态回复及动态再结晶的临界应变速率。     

两种不同初始组织BT25y钛合金的温度敏感性对比北大核心CSCD

基于热模拟压缩试验研究了初始片层组织/初始等轴组织BT25y钛合金的温度敏感性。结果表明:变形温度对两种不同初始组织BT25y钛合金的流动应力均具有显著影响,两相区低温变形时初始片层组织BT25y钛合金的流动应力明显大于初始等轴组织,初始片层组织主要的软化机制为动态球化,初始等轴组织发生α相的动态再结晶,两种不同初始组织在β单相区变形时均发生β相的动态再结晶。温度敏感性分析显示:初始片层组织BT25y钛合金的温度敏感性指数s随变形温度和应变速率的升高而减弱,在低温(850~880℃)、低应变速率(0.001~0.01 s^(-1))变形时表现出最大的温度敏感性;初始等轴组织BT25y钛合金的s值随变形温度的升高整体上呈减小趋势,随应变速率的变化情况则受控于变形温度。     

基于Murty判据的TC4-DT合金加工图及失稳分析

采用Gleeble-3500对TC4-DT钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了合金在温度920~1040℃、应变速率0.001~10 s-1热力参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析了合金塑性流动失稳行为。结果表明,在试验参数范围内变形时存在较大区域的流动失稳,失稳区均出现在高应变速率下;得到两个适宜加工的热加工工艺参数匹配为:温度920~940℃、应变速率0.001~0.01 s-1和温度980~1040℃、应变速率0.001~0.09 s-1。分析了显微组织演变,发现在失稳区,合金失稳缺陷主要有局部流动和β晶粒变形不均匀;在稳定区,合金软化机制主要是动态再结晶。     

028合金热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟压缩试验机对028合金进行恒温热压缩实验,变形温度为1120~1220℃,应变速率为0.1~10 s-1,研究了028合金的热变形行为及加工图,得到了028合金最佳的热挤压工艺。结果表明,建立的本构方程能较好的预测028合金在热变形中的峰值应力;028合金在热加工过程中发生动态再结晶,随变形温度升高,动态再结晶百分数和晶粒尺寸逐渐增加,动态再结晶晶粒尺寸随应变速率增加而减小,加工图中存在两个安全区、一个失稳区和一个危险区,028合金的最佳热挤压温度为1200℃,应变速率为1 s-1。     

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。     

变形态Ti40合金高温变形行为

在GLEEBLE热模拟试验机上对变形态Ti40合金进行热压缩实验,采用基于Prasad准则的加工图技术,研究变形态Ti40合金在变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～1.0s-1范围内的微观变形机制和流变失稳现象,并优化该合金的高温变形参数。结果表明,失稳区出现在低温、高应变速率区,当变形温度为950℃～1010℃、应变速率0.13s-1～1.0s-1时,失稳区会出现局部流动,在实际热加工时应尽量避开这一参数范围;变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～0.01s-1为较佳的变形参数范围,其变形机制以动态再结晶为主,伴随动态回复,最佳的变形参数位于温度1050℃、应变速率0.001s-1附近,该区域发生了完全动态再结晶;除失稳区和较佳变形区以外的区域,变形机制以动态回复为主,伴随动态再结晶,是可加工的区域。     

挤压态AZ80镁合金的热变形行为

通过热压缩实验,研究挤压态AZ80镁合金在变形温度为250-450℃,应变速率为0.001-10 s-1条件下的热变形行为。采用经过温升修正的流变应力计算该合金的Zener-Hollomon参数（Z参数）。结果表明,挤压态AZ80镁合金适宜的变形条件为应变速率0.1 s-1、变形温度350-400℃。另外,讨论了显微组织演化与Z参数之间的关系。在高温及低应变速率（低Z参数）时,合金发生了完全再结晶并产生了大的再结晶晶粒。综合考虑加工图和显微组织,变形温度400℃、应变速率0.1 s-1是合金适宜的热变形条件。     

变形条件对挤压态ZA21镁合金热变形和腐蚀行为的影响

本文研究了变形温度、应变速率和变形量对挤压态ZA21镁合金的热变形行为及组织演变的影响规律,建立了热加工图,并对失稳区、安全区和最佳加工区试样进行浸泡失重和电化学试验,研究ZA21镁合金不同区域内的腐蚀行为。结果表明：在高温低应变速率时,ZA21镁合金的动态软化机制以动态回复为主,低温高应变速率时,以动态再结晶为主；最佳加工工艺温度为300~350℃、应变速率为0.001~0.01s-1,这主要与完全动态再结晶的产生有关；在同一加工工艺下,随变形量增加,ZA21镁合金自腐蚀电位明显正移,自腐蚀电流密度明显下降,当变形量增加至60%时,自腐蚀电流密度可降低3~4个数量级,这主要是因为晶粒细化导致合金表面形成了更加致密的氧化膜；但加工失稳区的微观组织存在楔形裂纹和明显孔洞,所以腐蚀速率相对较大。     

用热加工图研究铸态和挤压态ZE41A镁合金的热加工性能

采用热加工图研究铸态和挤压态ZE41A镁合金的热变形行为和组织演变。在温度250-450℃,应变速率0.001-1.0s-1的条件下,对铸态和挤压态合金进行抗压测试,建立热加工图。通过显微组织观察确定动态再结晶和不稳定区域。挤压态ZE41A镁合金比铸态合金具有较高的流变应力,较高的能量损耗率和较小的不稳定区域。由于晶粒的细化、材料孔隙度的降低、硬化和强化,挤压态镁合金具有良好的热加工性能。     

Characterization of the Hot Deformation Behavior of Cu–Cr–Zr Alloy by Processing Maps

Hot deformation behavior of the Cu–Cr–Zr alloy was investigated using hot compressive tests in the temperature range of 650–850 °C and strain rate range of 0.001–10 s-1. The constitutive equation of the alloy based on the hyperbolic-sine equation was established to characterize the flow stress as a function of strain rate and deformation temperature. The critical conditions for the occurrence of dynamic recrystallization were determined based on the alloy strain hardening rate curves. Based on the dynamic material model, the processing maps at the strains of 0.3, 0.4 and 0.5were obtained. When the true strain was 0.5, greater power dissipation efficiency was observed at 800–850 °C and under0.001–0.1 s-1, with the peak efficiency of 47%. The evolution of DRX microstructure strongly depends on the deformation temperature and the strain rate. Based on the processing maps and microstructure evolution, the optimal hot working conditions for the Cu–Cr–Zr alloy are in the temperature range of 800–850 °C and the strain rate range of 0.001–0.1 s-1.     

Hot deformation behavior and microstructural evolution of beta C titanium alloy in β phase field

The hot deformation behavior of beta C titanium alloy in β phase field was investigated by isothermal compression tests on a Gleeble–3800 thermomechanical simulator. The constitutive equation describing the hot deformation behavior was obtained and a processing map was established at the true strain of 0.7. The microstructure was characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and electron back-scattered diffraction (EBSD) technique. The results show that the flow stress increases with increasing strain rates, and decreases with increasing experimental temperatures. The calculated apparent activation energy (167 kJ/mol) is close to that of self-diffusion in β titanium. The processing map and microstructure observation exhibit a dynamic recrystallization domain in the temperature range of 900–1000 °C and strain rate range of 0.1–1 s⁻¹. An instability region exists when the strain rate is higher than 1.7 s⁻¹. The microstructure of beta C titanium alloy can be optimized by proper heat treatments after the deformation in the dynamic recrystallization domain.     

TA7钛合金高温变形行为研究

为了分析TA7钛合金的热变形工艺参数,通过高温压缩试验对TA7钛合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1123~1273K,应变速率为0.001~1s_-1。此外,提出了一种修正并联本构模型用来分析应变速率、变形温度及应变对流动应力的影响。然后,基于动态模型,建立了TA7钛合金的热加工图,并通过微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。结果表明,TA7钛合金合理的工艺参数为变形温度1223K,应变速率0.001s_-1,而其非稳态区域位于低温高应变速率区。     

2195铝锂合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上实施热压缩试验,研究2195铝锂合金在变形温度360~500 ℃,应变速率0.1~10 s^-1时的热变形行为,并通过OM和EBSD研究了热变形中微观组织的演变。基于动态材料模型理论及Zener-Holloman参数,构建了2195铝锂合金的应变量为50%时的加工图及本构方程。结果表明,流变应力随变形温度降低或者应变速率的增加而提高,高温软化机制包括动态回复与动态再结晶。利用加工图及显微组织分析确定了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数为480 ℃/10 s^-1;发现失稳区形变组织和再结晶组织呈层状交替分布,且随着变形温度降低,形变组织层厚度增加;稳定区的微观组织具有明显的动态再结晶特征,形变组织基本消失。     

TC17钛合金高温变形行为研究

采用Gleeble 3500D热模拟试验机对TC17钛合金进行了高温压缩试验。其变形温度为973～1223 K,应变速率为0.001～10 s~(-1),应变0.9。结果表明:TC17钛合金高温流变应力对应变速率和变形温度非常敏感。在温度为1123,1183和1223 K,应变速率为10 s~(-1)时,TC17钛合金的流动应力出现了明显的应力不连续屈服现象。利用Zener-Holloman参数建立了TC17钛合金的高温本构方程,与试验结果对比表明:该方程可以准确地描述TC17钛合金的的高温流动行为。基于动态模型,建立了TC17钛合金的热加工图,并结合微观组织分析验证了加工图的准确性。     

Development of Constitutive Equation and Processing Maps for IN706 Alloy

The hot deformation behavior of IN706 has been investigated by means of hot compression tests in the temperature range of 900–1150 °C and strain rate range of 0.001–1 s-1.The constitutive equation was developed on the basis of experimental data.Power dissipation efficiency(η) and instability parameter(ξ) maps were evaluated using the principles of the dynamic material model.Furthermore,the EBSD microstructure analysis was performed for validation,revealing that g was closely associated with the mechanism of dynamic recrystallization(DRX).Microstructure transition map was composed of contour plots of η,ξ,and DRX.The DRX domain zones and instable zones were identified in the processing map and were classified based on g.In a view of microstructure refinement and workability improvement,the optimum processing should be selected in the temperature range of 970–1025 °C and the strain rate range of 0.08–0.01 s-1.