6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

环轧态Ti40钛合金热变形组织演变及本构关系研究

针对环轧态Ti40钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形实验,研究合金在应变速率0. 001～1 s~(-1),温度950～1100℃范围变形过程中流变应力和微观组织演变行为,并通过流变应力曲线拟合计算建立合金该变形条件下的流变应力本构方程。实验结果表明:流变应力随着应变量的增加急速升高而后突降,同时流变应力随着应变速率增大而增大,这与位错密度增殖和运动密切相关;当合金变形温度一定时,随着应变速率变小,内部组织发生动态再结晶,平均晶粒尺寸得到细化;但当应变速率一定时,合金在较低应变速率(0. 001 s~(-1))变形时,需适当控制变形温度,才能得到晶粒更细小的均匀组织。     

不同原始组织Ti80合金热变形行为及组织演变规律研究

通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)、变形量20%～60%条件下的热变形行为及组织演变。结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主。低应变速率条件下(0.01 s~(-1)),等轴组织的流变应力峰值高于魏氏组织,高应变速率条件下(1～10 s~(-1))则相反。相同变形参数下,原始组织类型对合金显微组织演变有显著影响。在β相变点以下,随着变形温度升高,等轴组织基体中初生α相减少,次生片状α相破碎形成不规则小颗粒;魏氏组织晶界α相完全破碎,β晶粒内部大部分片状α相破碎形成等轴颗粒,只保留少量不同位向集束状α相。随着变形量增大,等轴组织中α相再结晶晶粒尺寸增大明显,魏氏组织中集束片状α相逐渐被破碎,形成细小的短条状和等轴再结晶α晶粒。     

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。     

TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5. 32×10~(-4)～2. 08×10~(-2)s~(-1)条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5. 32×10~(-4)～3. 33×10~(-3)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8. 31×10~(-3)s~(-1)～2. 08×10~(-2)s~(-1))条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%～519%之间;当应变速率为5. 32×10~(-4)s~(-1)时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

应变速率对Al-Zn-Mg-Cu合金流变应力和微观组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机测定7085铝合金在变形温度为350~450℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s~(-1)时的真应力-应变曲线,借助光学显微镜(OM)和背散射电子衍射(EBSD)对变形后的试样进行组织分析,研究应变速率对7085铝合金流变应力和微观组织的影响。结果表明:稳态流变应力随变形速率的增大而增大,真应力-应变曲线可分为加工硬化阶段、动态软化阶段和稳态阶段;再结晶晶粒呈链状分布在晶界处,随着应变速率的降低,再结晶晶粒的尺寸和再结晶分数不断增大。     

新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

Cu-0.8%Mg-0.2%Fe合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,在变形温度为500~850℃和应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下对Cu-0.8%Mg-0.2%Fe合金进行等温压缩试验,测得了合金的真应力-真应变曲线。根据动态材料模型,建立了热加工图,结合合金高温变形前后的显微组织演变,对其热加工性能进行研究,并分析Fe的加入对Cu-0.8%Mg合金组织和性能的影响。结果表明:Fe可以细化晶粒,提高合金的硬度,使合金的导电率略有下降;合金的流变应力随温度的降低或应变速率的升高而增大;高温低应变速率有利于促进动态再结晶;该合金适宜的热加工参数范围为:变形温度650~825℃,应变速率0.001~0.05 s~(-1)。     

稀土元素Y对Cu-0.4%Mg合金热变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-0.4%Mg合金在变形温度为500~850℃,应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下进行热模拟试验,研究稀土元素Y对其热变形行为的影响。对热变形过程中的组织演变进行分析,测得Cu-0.4%Mg合金和Cu-0.4%Mg-0.15%Y合金的真应力-真应变曲线。通过线性回归分析,计算出热变激活能,建立本构方程。结果表明:稀土元素Y可以细化晶粒,抑制动态再结晶的发生,促进第二相析出,提高Cu-0.4%Mg合金的显微硬度;流变应力随温度的降低或应变速率的升高而增大,高温低应变速率更有利于动态再结晶;Y的加入使Cu-0.4%Mg合金在600℃,应变速率为0.001 s~(-1)热变形的峰值应力提高了约22%;Cu-0.4%Mg合金和Cu-0.4%Mg-0.15%Y合金的热变形激活能分别为255.210 k J/mol、345.372 k J/mol,提高了约35%。     

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)。     

变形参数对Ti-22Al-24Nb合金高温流动应力及组织影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Ti-22Al-24Nb合金在温度为900～1 110℃和应变速率为0.01～10s~(-1)条件下的高温流动应力及微观组织,分析了应变速率和变形温度对高温流动应力及热变形组织的影响。结果表明,变形温度和应变速率对Ti-22Al-24Nb合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高。在α_2+B_2两相区,高应变速率下(6)ε≥1.0s~(-1))进行变形时,合金显微组织发生局部塑性流动和绝热剪切。在B_2单相区,低应变速率(6)ε≤0.1s~(-1))进行变形时,有明显的动态再结晶晶粒产生。高应变速率下,原始B_2相晶粒被明显拉长,晶界多呈不连续状态;低应变速率下变形时,随变形温度升高,合金易发生动态再结晶,当变形温度高于990℃时出现明显的动态再结晶特征;高应变速率下变形时,晶界模糊,随变形温度降低,晶界几乎全部消失,合金易发生局部塑性流动和绝热剪切。     

生物可降解医用WE43合金流变行为及热加工图

采用Gleeble1500D热模拟试验机,在变形温度为350~500℃,应变速率为0.001~1s~(-1),最终应变量为60%的条件下,对可降解生物医用镁合金WE43的流变行为进行研究,并建立该合金的热加工图。结果表明:该合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而降低;同时,利用双曲正弦模型获得该镁合金的热激活能及其应力指数,并建立该合金的流变应力本构关系。在热加工图中,功率耗散因子η随着应变速率的减小和变形温度的增加而先增后减。并得到该合金的最佳加工区间为温度400~450℃,应变速率为0.003~0.02s~(-1)。     

Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd合金α+β两相区变形行为及工艺参数优化

在变形温度920~1040℃、应变速率0.001~70.0 s~(-1)条件下,采用Thermecmastor-Z热模拟试验机研究Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd合金在α+β两相区变形时的流动行为和塑性变形机制,得到优化的工艺参数范围。结果表明:该合金在α+β两相区变形时的流动应力对变形温度和应变速率均较敏感,变形温度较低时(920、950和980℃),流动应力曲线呈流动软化特征,变形温度较高时(1010和1040℃)呈稳态流动特征。失稳变形工艺参数范围为(920~930℃、0.2~70 s~(-1))和(1000~1040℃、1~70 s~(-1))范围,该区域易产生局部流动和机械失稳。综合加工图及微观组织观察结果,优化出的Ti-5.6Al-4.8Sn-2.0Zr-1.0Mo-0.35Si-0.85Nd合金α+β两相区变形时的工艺参数范围为(1000~1030℃、0.001~0.1 s~(-1))及(920~935℃、0.001~0.003 s~(-1)),其塑性变形机制为超塑性成形。     

AA6061铝合金铸坯平面压缩本构模型及组织演变

利用Gleeble-3500热力模拟实验机研究AA6061铝合金铸坯平面压缩变形行为,分析其流变应力和组织演变规律。结果表明:平面压缩过程中流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而逐渐降低;低温和低应变速率下(573 K/0.01 s~(-1)),随着应变量增大,达到峰值应力后应力软化程度较大。同时,建立了描述AA6061铝合金铸坯平面压缩变形行为的双曲正弦型本构关系模型。大变形区的晶粒呈扁长的板条状,其晶界处有大量的第2相析出,晶粒的长径比随温度升高而减小,随应变速率增大而增大,小变形区晶粒组织形貌主要为椭圆形等轴状晶;高温下(723 K),部分第2相溶入晶粒内部,热变形组织演变机理主要为动态回复。     

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。     

挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金热压缩变形行为及其加工图

在变形温度350~500℃、应变速率0.001~5 s~(-1)的条件下采用Gleeble-1500D热压缩模拟试验机对挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金进行热压缩试验。研究了该合金在热变形条件下的流变应力行为,并建立该合金热变形时的本构方程。结果表明:合金流变应力随应变速率的增加和变形温度的降低而上升;在相同的变形条件下,挤压铸造合金比重力铸造合金流变应力水平更高。建立了挤压铸造合金的热加工图,得出挤压铸造合金更适合在高温低速下变形。     

Cu-0.4Zr合金的动态再结晶行为及组织演变

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,对Cu-0.4Zr合金在应变速率为0.001~10 s~(-1)、变形温度为550~900℃、最大变形程度为55%条件下的流变应力行为进行探讨。分析了该合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并对其在热压缩过程中的组织演变进行观察。结果表明:热模拟试验中,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而下降,随应变速率提高而增大。结合流变应力、应变速率和变形温度的相关性,计算得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)和本构方程。合金动态再结晶的显微组织强烈受到应变速率的影响。     

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。     

Cu-Cr-Zr-Ag-P合金的热加工性能

通过Gleeble-1500D热模拟试验机,对Cu-Cr-Zr-Ag-P合金在温度为550~900℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下进行高温热变形试验,对其流变应力行为、热加工性能、显微组织演变进行了研究。结果表明:合金流变应力随温度降低、应变速率升高有所提高;根据动态材料模型建立了Cu-Cr-Zr-Ag-P合金的热加工图,发现合金最佳加工区域为:0.1~2.7 s~(-1),770~900℃;结合不同条件下的显微组织演变,发现较高的温度有利于合金动态再结晶的进行。     

新型Mg-Sn-Y-Zr镁合金热压缩行为的研究

利用Gleeble-1500D热模拟机在250~450℃、应变速率0.002~2 s~(-1)、变形量为50%的条件下对Mg-5.1Sn-1.5Y-0.4Zr合金进行高温压缩模拟试验。根据应力-应变曲线分析了该合金流变应力变化特点,建立了流变应力本构方程和动态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明:该合金在高温压缩变形时,随应变速率的增大和变形温度的降低,峰值应力不断增大而动态再结晶晶粒尺寸不断减小。