不同工艺状态下AZ31B镁合金热压缩变形行为

镁合金在热加工过程中的变形机制复杂,且容易受到材料初始工艺状态和变形条件影响,因此呈现出不同的应力应变关系。采用铸态和变形态的AZ31B作为研究对象,通过Gleeble-1500获取坯料的应力应变曲线随温度和应变率的变化关系,基于Arrhenius双曲正弦型函数构建2种不同工艺状态下镁合金的本构模型,分析初始加工状态对镁合金应力应变关系及变形机制的影响。结果表明:当应变速率大于0.1 s-1,变形态镁合金在低温下由于变形织构及大量孪生产生而出现45°剪切断裂;在高温和低应变速率下2种工艺状态的镁合金变形机制相同,应力应变曲线基本相似;变形态镁合金的硬化指数n及变形激活能Q相比铸态镁合金更低。     

粉末冶金态与铸态Ti-5553合金高温不连续屈服行为和绝热温升效应对比研究

本文系统地研究了粉末冶金态与铸态Ti-5553合金在温度为700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温不连续屈服行为和绝热温升效应,并对这两种同名义成分不同制备工艺的钛合金进行了对比研究。结果表明：两种合金不连续屈服的幅度均与应变速率呈正相关关系,并与温度呈近似负相关关系, 两种合金中出现的不连续屈服现象符合动态理论。在相同变形条件下,铸态合金中不连续屈服的幅度更大,其原因是相对于粉末冶金态合金,铸态合金中的起始位错密度低,这更有利于晶界处可动位错的突然增殖与扩展。两种合金在热变形中绝热温升的大小均随应变速率的升高而逐渐增大,并随着变形温度的升高而逐渐降低。在相同变形条件下,粉末冶金态合金的绝热温升效应相比与铸态合金较弱,这是因为粉末冶金态合金具有较低的变形抗力和较高的协调变形能力。     

Ti60合金的热变形行为及工艺参数优化

在变形温度600～950℃,应变速率0.001～10s_^-1条件下,采用Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机对Ti60合金进行等温恒应变速率压缩实验。通过分析流动应力行为,计算应变速率敏感指数m和应变硬化指数n,并综合考虑加工图和变形微观组织来研究该合金的热变形行为,得到优化的工艺参数范围。研究结果表明,Ti60合金的流动应力-应变曲线在不同热力参数条件下分别呈现流动稳态型和流动软化型。应变速率敏感指数m随着变形温度升高和应变速率降低而增大。应变硬化指数n随着变形温度升高而减小；随着应变速率的增加在低应变速率(0.001～0.1s_^-1)区间增大,在高应变速率(1～10s_^-1)区间减小；随着应变的增加在高温段(800～950℃)的低应变速率(0.001～0.1s_^-1)区间较缓慢地减小,在高温段(800～950℃)的高应变速率(1～10s_^-1)区间以及低温段(600～750℃)的所有应变速率(0.001～10s_^-1)区间较明显地减小。Ti60合金存在两个功率耗散效率峰值区域,其对应的热力参数窗口分别为温度725～875℃,应变速率≤0.003s_^-1和温度875～938℃,应变速率≤0.04s_^-1。从流动应力行为、应变速率敏感指数m、应变硬化指数n以及加工图综合考虑,Ti60合金的最佳热加工工艺参数为：温度800～875℃,应变速率0.001～0.003s_^-1,或温度875～938℃,应变速率0.001～0.04s_^-1。     

轧制态254SMo超级奥氏体不锈钢的热变形行为及本构方程

为优化后续轧制工艺,利用Gleeble-3800热力模拟机,对轧制态254SMo超级奥氏体不锈钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了254SMo超级奥氏体不锈钢在变形温度为900~1100℃,应变速率为0.005~5 s_^-1的热变形行为及微观组织演变。结果表明,随着变形温度升高及应变速率降低,峰值应力减小,且流变曲线的单峰特征变得明显,说明高温低应变速率下254SMo容易发生动态再结晶；三种形式的Arrhenius本构方程预测精度对比显示,指数形式的精度最高,相关系数达97.496%,变形激活能为546 kJ/mol。     

粉末TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

通过热模拟压缩实验获得的应力应变曲线表明粉末TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10s_^-1范围内变形时具有加工硬化和连续的动态软化特性,建立了材料本构方程,很好的描述了粉末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1s_^-1和10s_^-1时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1s_^-1,温度为850℃和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化三种软化因素,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两种软化因素,变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

锻态GH4742合金的热变形行为及组织性能演变

利用单道次等温压缩实验获得了锻态GH4742合金在变形温度为 1020~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s_^-1、真应变为0.65时的真应力-应变曲线,构建了GH4742合金的热变形本构方程和热加工图,并采用SEM、EBSD等研究了热变形过程中微观亚结构以及γ′相的演变规律,建立了变形工艺条件-组织形态差异-性能变化之间的关联性。结果表明：合金的组织性能演化机制与Z参数密切相关,1080 ℃低温变形时,应变速率由0.001 s_^-1增加至1 s_^-1后,lnZ值由75.6增加至82.6,热效应增强,小角度晶界比例降低,动态再结晶比例增加,组织发生细化,基体硬度增加;1110 ℃高温变形时,随着应变速率增加,lnZ值由74增加至78.5,位错滑移和晶界迁移减缓,小角度晶界比例增加,动态再结晶比例降低,加工硬化程度增加,基体硬度增加。GH4742合金不发生动态再结晶晶粒粗化的临界lnZ值为73。结合热加工图和变形组织分析得出锻态GH4742合金良好的加工区域为变形温度1110～1150 ℃、应变速率0.01～0.1s_^-1。     

铸态粗晶Ti-5553钛合金高温变形行为与机理研究

本文借助Gleeble-3800热模拟试验机系统地研究了铸态粗晶Ti-5553合金在温度700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温变形行为。研究结果表明合金的流变应力对变形温度和速率都有强敏感性,流变软化过程也随变形参数的改变呈现出不同的模式。通过经典的动力学模型,建立了合金高温变形的本构关系和激活能分布图,进一步基于动态材料模型构建了合金的热加工图并实现了对不同加工区间变形机制的识别。合金在低温区(700 ℃)和高速率区( 1 s_^-1)均展现出失稳变形的特征,包括外部开裂、绝热剪切带、局部流变等机制,在实际加工中应对这些加工区域进行规避。合金在800 ℃及中低速率( 0.1 s_^-1)变形下的主导机制为α相的动态析出,在中高温(900 ℃-1100 ℃)及中低速率变形下的主导机制为动态回复与动态再结晶的结合。此外,合金在高温较低应变速率(1100 ℃/0.01 s_^-1)条件的变形中表现出大范围动态再结晶的行为特点并伴随稳定的流变软化,因此此条件附近的参数区间被认定为该合金的最优加工窗口,应在实际加工中给予优先考虑。     

基于响应面法的TA5钛合金工艺参数优化

在变形温度为850~1050℃、应变速率为0.001~10s_^-1和最大高度下压量为60%的条件下 ,采用Gleeble-3800热模拟试验机对TA5钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。基于实验数据,分析TA5钛合金的流变应力曲线,计算出不同工艺参数下的材料参数(变形激活能、Z参数以及功率耗散系数),建立了基于响应面法的工艺参数和材料参数的预测模型,最后对响应面模型进行多目标可视化优化,得到优化后的工艺参数。结果表明：TA5钛合金的流变应力具有负温度相关性和正应变速率敏感性。基于响应面法所建立的预测模型具有较高精度,且优化后的加工参数范围为(850~990℃/0.004~0.15s_^-1)。经组织验证,该区域主要的变形机制为动态回复和动态再结晶。     

微量Y(0.2 wt.%)对铸造Mg-Sn合金热变形行为影响

采用MTS-CMT5105电子万能试验机,在温度为250~400℃、初始应变速率为10_-4~10_-1s_-1,最大变形量为40%的条件下,对铸态Mg-2.5Sn(wt.%)和Mg-2.5Sn-0.2Y(wt.%)合金进行压缩变形。结合真应力-应变曲线、峰值应力、显微组织、本构方程、DMM加工图,研究了微量Y(0.2 wt.%)对铸造Mg-Sn合金热变形行为的影响。结果表明：微量Y的添加,在较低应变速率时,会使Mg-Sn合金热压缩峰值应力增加30%以上;但在较高应变速率时,却对其影响不大。会改变合金塑性变形机制的控制方式,即由扩散控制变为位错的滑移和攀移。会抑制动态再结晶。会降低功率耗散系数,扩大加工失稳区。     

铸态TC17钛合金流动应力预测

通过热模拟压缩试验对铸态TC17钛合金的高温变形行为进行了研究。温度范围1073-1373K,应变速率范围0.01-20s_^-1。建立了四种本构模型,分别是应变补偿双曲正弦模型、修正Arrhenius模型、Johnson Cook模型和修正Johnson Cook模型,用来表征铸态TC17钛合金的高温流动应力。采用相关系数、平均相对误差和相对误差统计分析了四种模型的准确性,结果表明：Johnson Cook模型不能用来描述铸态TC17钛合金高温流动应力；在α+β两相区,应变补偿双曲正弦模型精度最高,而在β单相区修正Johnson Cook模型更为准确；在整个变形温度范围内,应变补偿双曲正弦模型比其他几种模型的准确性更高。     

AZ31镁合金散热器等温挤压成形金属流动规律研究

根据等温压缩实验所得AZ31变形镁合金应力-应变数据,通过回归法得出材料温成形数学模型,应用刚塑性有限元法模拟AZ31变形镁合金散热器等温挤压成形,着重探讨AZ31变形镁合金等温挤压成形过程中,变形力及金属流动规律.根据模拟得到的应力场、应变场、速度场及加载变化等,也可预测变形时产生的缺陷,为该类零件等温挤压成形工艺提供科学的依据.     

多向锻造对变形镁合金AZ31组织和力学性能的影响

文章采用不同锻造工艺对电磁连铸变形镁合金AZ31铸锭进行了多向锻造研究。结果表明,通过大变形的多向锻造后,变形镁合金AZ31可以得到有效细化,多向锻造有利于变形镁合金发生再结晶,锻造后变形镁合金AZ31最终得到均匀细小的等轴晶组织。工艺3得到最好的综合性能,锻造后变形镁合金AZ31硬度和抗拉强度分别提高了22.5%和33.5%,延伸率也有所提高。多向锻造后,室温拉伸试样的断口形貌出现大量的韧窝,表现为剪切断裂为主的韧性断裂。     

Activation Energy in Hot Forming and Recrystallization Models for Magnesium Alloy AZ31

Kinetics of the dynamic, as well as postdynamic recrystallization of the wrought magnesium alloy AZ31, was ascertained. Continuous compression tests associated with the study of dynamic recrystallization were realized at temperatures from 523 to 723 K and at the strain rates from 0.001 to 10 s^?1. The activation energy in hot forming was determined as Q = 158 kJ/mol for stress-strain curves of conventional shape, or Q = 146 kJ/mol for stress-strain curves with the concave initial phase affected by twinning. If the Zener-Hollomon parameter Z > 9.1 × 10¹² s^?1 the deformation necessary for the initiation of dynamic recrystallization is almost independent on the forming parameters. Using the results of the stress relaxation tests, equations describing the kinetics of metadynamic recrystallization and the grain size originated in such a way were developed and the effect of individual variables was evaluated.     

基于动态再结晶的铸态AZ31B镁合金本构方程

通过GLEEBLE压缩试验获得铸态AZ31B镁合金真应力应变曲线,本试验从真应力应变曲线出发,通过数值分析获得临界应力应变模型、饱和应力模型和稳态应力模型等多种应力模型。同时,结合位错理论和动态再结晶动力学,根据镁合金在变形过程中发生动态再结晶的临界点,将应力应变曲线分为两段,分别对以动态回复为主的曲线和以动态再结晶为主的曲线建立本构模型,分析并得出了动态再结晶分数与基于动态再结晶下的流变应力之间的变化规律。     

SuperplaSticity and superplastic instability of AZ31B magnesium alloy sheet

1 Introduction Due to its light mass, high specific strength, good damping characteristics, strong thermo-conductivity and electromagnetic shielding, magnesium alloys have been regarded as “the green material” with the greatest application potential in …     

Microstructure and mechanical properties of wrought magnesium alloy AZ31B welded by laser-TIG hybrid

The laser-TIG hybrid welding was mainly used to weld the wrought magnesium alloy AZ31B. The tech-nical characteristics of laser-TIG hybrid welding process was investigated and the interactional mechanism between laser and arc was discussed, at the same time the microstructure and mechanical properties of the wrought magnesi-um alloy AZ31B using laser-TIG hybrid welding were analyzed by optical microscope, EPMA, SEM, tensile ma-chine, hardness machine. The experimental results show that the presence of laser beam boosts up the stability of the arc during high speed welding and augments the penetration of weld； the crystal grains of magnesium alloy weld are fine without porosity and cracks in the best welding criterion and the microstructure of HAZ does not become coarse obviously. The elements profile analysis reveals that Mg content in the weld is lower than that of the base metal, but Al content is higher slightly. Under this experimental condition, the wrought magnesium alloy AZ31B joint can be achieved using laser-TIG hybrid process and the tensile strength of the joint is equivalent to that of the base metal.     

Hot-compression constitutive relation of as-cast AZ31 magnesium alloy

In hot-compression process, the various factors have obvious effects on the deformation behavior of AZ31 magnesium alloy deformation behavior. To understand the hot-compression constitutive relation thoroughly, the stress-strain behavior of AZ31 magnesium alloy at various strain rates and different deformation temperatures were investigated under maximum strain of 60%. The microstructure of the experimental alloy was studied in the hot-compression procedure. The experimental results show that the relation of peak flow stress, strain rate and temperature can be described by Z parameter which contains Arrheniues item. The strain rate and the deformation temperature are the key parameters affecting deformation activation energy.     

Analysis on flow stress of magnesium alloys during high temperature deformation

The flow stress of magnesium alloys during hot compression at different temperatures and strain rates was studied by experiments.Materials used were AZ91D alloys in as-cast,homogeneous treatment states,AZ31 and ZK60 alloys in as-cast state. The results show that the thermal simulation curves of different alloys differ from one another at the same deforming condition.The general curves of AZ31 and AZ91D alloys have the character of dynamic recrystallization.There are increase of true stress,drastic fallin...     

微弧氧化技术在变形镁合金改性中的应用

简述了关注变形镁合金及其耐腐蚀性的必要性。对变形镁合金进行微弧氧化有报道的电解液体系包括硅酸盐体系、磷酸盐体系和复合盐体系。在硅酸盐电解液体系中微弧氧化研究最多的镁合金是AZ31系列，研究多集中在电解液的配方上；对MB8微弧氧化研究则侧重在工艺过程及工艺条件上。磷酸盐电解液体系微弧氧化的研究不多。比较有研究前景的电解液体系是复合盐体系。指出应该加强对实际的变形镁合金构件的微弧氧化技术的开发。