Effect of Deformation Conditions on the Dynamic Recrystallization of GH690 Alloy

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了变形条件对GH690合金高温变形动态再结晶的影响。结果表明:GH690合金动态再结晶过程是一个受变形温度和应变速率控制的过程,在应变速率为0.001～1s-1的实验条件下,GH690合金获得完全动态再结晶组织所需的温度随变形速率的增大而升高;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度升高而增大。采用力学方法直接从流变曲线确定了GH690合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式:εc=1.135×10-3Z0.14233。GH690合金的主要动态再结晶机制是原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(DDRX),而新晶粒通过亚晶逐渐转动而形成的连续动态再结晶机制(CDRX)则起辅助作用。     

GH4720Li合金热变形过程动态软化机制

以锻态GH4720Li镍基沉淀强化型高温合金为研究对象,对合金进行了不同工艺参数下的热压缩实验。采用OM、SEM、EBSD和TEM研究了热压缩过程中再结晶晶粒的形成和晶粒内亚结构的演变规律,分析了合金在不同热变形工艺参数下的动态软化机制。研究表明,合金在所有热变形工艺参数下均发生了非连续动态再结晶行为。变形组织分析表明,高温低应变速率能够抑制非连续动态再结晶行为的发生,而提高应变速率能促进非连续动态再结晶行为,且能够获得等轴状尺寸均匀的晶粒组织。未完全溶解细小γ'强化相的钉扎作用能够使变形晶粒内形成高密度位错亚结构和亚晶界,亚晶界角度通过连续的吸收位错而不断地升高,进而以"强化相诱发连续动态再结晶"方式形成细小的再结晶晶粒组织。不同热变形工艺下孪晶界的演变规律分析表明,热变形温度与应变速率通过影响合金的动态再结晶行为来改变孪晶界的数量。     

铸态690合金的热压缩变形行为

针对铸态690合金,利用单向热压缩实验研究了外力与柱状晶垂直时材料的热变形行为,并对流变曲线进行了本构分析,对变形显微组织进行观察。结果表明:在工程应变量50%范围内,铸态690合金的变形抗力随着应变量的增大而持续增长,变形结束时仍没有达到峰值应力。硬化率曲线存在3个线性区域,而动态再结晶区域只在应变速率为0.01 s-1时出现。变形温度的升高和应变速率的降低均会使流变应力减小。组织分析表明,柱状晶条件下材料的动态再结晶主要有3种形核方式:应变诱发晶界迁移、碳化物颗粒诱发形核和形变带亚晶转化形核。再结晶软化作用的弱化和亚晶的形成是导致铸态690合金变形抗力持续增加的主要原因。     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.     

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用热模拟实验对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金进行热压缩实验,研究合金在热压缩变形中的流变应力行为和变形组织.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;该合金的热压缩变形流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为196.27 kJ/mol;在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

不同原始组织TA17钛合金的热变形行为研究

通过热压缩试验研究了不同原始组织的TA17钛合金在温度750~950℃和应变速率0.01~20 s~(-1)范围内的热变形行为,并且分析了原始组织晶粒尺寸对TA17钛合金热变形行为的影响。结果表明,TA17钛合金在750~900℃时的变形机制主要以动态再结晶为主,峰值应变随着温度升高和应变速率的降低而降低;而在900~950℃时以动态回复为主,峰值应变随着温度升高而增大。相同变形参数下,原始晶粒尺寸越小,热变形过程中的流变应力越小,动态再结晶程度越大。减小原始组织晶粒尺寸,可以有效提高TA17钛合金的热加工稳定性,扩大热加工的可加工区间。     

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响.结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小.建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系.     

铸态TB6钛合金β热变形中的动态再结晶行为

利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在β相区对铸态TB6钛合金进行了热压缩试验,并对其动态再结晶行为进行了研究。结果表明,合金在β热变形过程中主要存在两类形核位置:原始β晶界附近及β晶粒内部,相应地存在两类动态再结晶机制:不连续动态再结晶和连续动态再结晶。在较高应变速率(≥0.01s-1)时,以不连续动态再结晶机制为主,但动态再结晶发生的程度较低,不能通过此机制使组织获得明显细化;在低应变速率(≤0.001s-1)和高变形温度(≥950℃)时,以连续动态再结晶机制为主。此时,合金动态再结晶晶粒直接由亚晶转变而成,组织均匀、细小。     

一种新型Ni-Cr-Co基合金的热变形行为及其组织演变研究

采用Gleeble-3800热压缩实验机研究了新型Ni-Cr-Co基合金在1050~1250 ℃、0.001~1 s_^-1条件下的热变形行为,并利用EBSD探讨了变形温度和应变速率对合金组织演变和动态再结晶形核机制的影响。结果表明,流变应力随变形温度的升高而降低,而随应变速率的增大而增加。基于流变应力曲线,建立合金的Arrhenius本构方程和热加工图,得到热变形激活能为520.03 kJ/mol,最佳热加工区间为1175~1250 ℃、0.006~1 s_^-1,该区域最大功率耗散效率为45％。动态再结晶分数随变形温度的升高和应变速率的降低而增加,且动态再结晶过程形成均匀细小的等轴晶粒以及∑3孪晶界。动态再结晶形核主要以晶界“弓出”为特征的不连续动态再结晶机制主导。低温高应变速率下,持续亚晶转动诱导的连续动态再结晶作为辅助形核机制发挥作用。     

AZ31镁合金热压缩过程动态再结晶行为研究

通过AZ31镁合金热压缩试验,采用电子背散射衍射(EBSD)技术,对不同变形条件(不同温度、应变速率和变形程度)下镁合金热变形过程中的动态再结晶行为、晶粒取向和织构的产生等现象进行研究。结果表明,变形温度越高,再结晶程度表现得越充分,晶粒组织也越均匀,而变形程度越大或应变速率越小,再结晶程度则越大。在镁合金热变形过程中,变形温度是决定其动态再结晶机制的最大影响因素。300℃时,AZ31镁合金再结晶晶粒在原始晶界和亚晶界处形核,再结晶行为主要由亚晶界的转动形成,表现出典型的连续动态再结晶(CDRX)特征。400℃时,局部剪切变形时再结晶晶粒取向发生偏转,表现出典型的旋转动态再结晶(RDRX)特征。热压缩过程中产生■拉伸孪生,晶粒重新旋转基面取向形成基面垂直于压缩方向的纤维织构。     

含钪Al-Cu-Li-Zr合金的热变形行为及组织演化

在实验温度范围为380～500℃、应变速率范围为0.001～10.0 s-1,采用Gleeble-1500热模拟机,对含钪Al-Cu-Li-Zr合金的高温热变形行为进行研究,采用金相显微镜和透射电镜观察合金在压缩变形时的组织变化.结果表明:变形温度和应变速率的变化强烈影响合金的流变应力,合金的流变应力随变形速率的增加而增大,随变形温度的升高而降低,可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述合金在高温压缩变形时的流变应力行为.当合金在温度低于440℃变形时,合金中主要形成亚晶组织,仅发生动态回复;在ln Z≤36.7变形时,合金发生部分动态再结晶,其动态再结晶形核机制主要为晶界弓出和亚晶合并形核.     

晶粒度对690合金热变形特性的影响

利用物理模拟实验方法对具有不同晶粒尺寸的690合金试样进行热压缩变形实验,变形温度范围为1100～1200℃,应变速率分别为0.1,1,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析,建立了包含初始晶粒度参数的本构关系模型。结果表明:晶粒尺寸增大使690合金高温变形时的流变应力增加,发生动态再结晶的临界应变增大,动态再结晶体积分数减小,根据所建立的流变应力本构模型计算出的流变应力值与实验值相近,从而完善了690合金的热变形本构方程。     

LZ61镁锂合金热变形行为及微观组织研究

通过熔炼得到了铸态LZ61镁锂合金,对其进行了热压缩变形行为研究,分析了变形温度及应变速率对其热变形行为的影响,并建立了本构方程。结果表明,合金的应变速率敏感指数m=0.218,平均热变形激活能Q=99.21kJ/mol,合金的流变曲线均属于动态再结晶型,流变应力随着温度升高(应变速率降低)而减小。温度及应变速率对合金的动态再结晶影响显著;显微组织的变化证明了动态回复和动态再结晶的发生。铸态合金组织由α-Mg相基体及弥散分布在晶界上的β相组成。经热压缩后,在相同温度下,随着应变速率降低,组织由粗细相间的晶粒转变为细小均匀的再结晶晶粒。在同一应变速率下,随着温度升高,再结晶区域逐渐增大,晶粒明显细化。     

热变形对Inconel 690合金微观组织及耐腐蚀性能的影响

在不同变形温度与变形量下，对Inconel 690合金进行了单向恒温恒速热压缩物理模拟实验及微观组织演变机制研究。同时，采用动电位极化、电化学阻抗等方法研究了热变形后Inconel 690合金在模拟Cl^-渗入的核电站冷却水回路中电化学腐蚀性能。结果表明，在塑性变形过程中，Inconel 690合金中存在动态再结晶行为。随着变形温度的增加，动态再结晶体积分数增加，伴随着晶粒尺寸变大；随着变形量的增大，动态再结晶体积分数增加，晶粒尺寸变化不大。在腐蚀介质中，样品表面均形成了钝化膜，存在较窄的钝化区间以及二次钝化现象。     

多向锻造纯钨形变储存能及动态再结晶行为分析

对纯钨烧结体进行多向锻造试验,运用OM和DSC分析了纯钨多向锻造组织演化规律及形变储存能的变化,结合XRD、EBSD对纯钨形变储存能的来源及动态再结晶行为进行了研究。结果表明:多向锻造后纯钨内部孔隙明显减少,热变形过程中的动态再结晶导致晶粒显著细化,变形后保留在晶粒及亚晶内部的高密度位错结构导致形变储存能的增加,再结晶晶粒主要沿能量较高的晶界及晶界交汇处分布,其动态再结晶机制为形变诱导晶界迁移机制与亚晶粗化及晶粒机械破碎的混合机制,多向锻造后纯钨再结晶温度基本不变,材料热稳定性有所提高。     

N08811耐热合金的热变形行为与本构模型

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了N08811耐热合金在变形温度为900～1150℃、变形速率为0.1～5 s^-1条件下的高温变形行为。结果表明，N08811合金的流变应力随着应变速率的增大及变形温度的下降而增加，是一种正应变速率敏感材料。通过对显微组织的研究，发现当应变速率为1 s^-1时，N08811合金优先在变形晶粒的晶界处发生动态再结晶，再结晶晶粒数目及尺寸均随变形温度的升高而增加，至变形温度为1150℃时已发生完全再结晶。当变形温度一定时，高应变速率会降低N08811合金的再结晶温度，增加晶粒尺寸。依据真应力-真应变曲线，采用双曲正弦本构模型建立了N08811合金的流变应力本构方程，得到其热变形激活能为509.998 kJ·mol^-1。     

AA7005铝合金的热加工变形特性

研究了AA7005合金高温压缩变形时的流变应力、动态回复与再结晶以变形组织变化特征。合金稳态变形时,应变速度、温度和流变应力之间满足包含热激活材料常数的Arrhenius项的双曲正弦关系,变形过程为受位错增殖和相互销毁速率控制的热激活过程,螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移为主要动态回复机制。动态回复时,形成典型的变形亚晶组织,亚晶尺寸随1nZ的减小而增大。高温低速变形条件下,合金发生局部几何动态再结晶,流变曲线呈现连续下降的特征,形成与原始纤维组织不同的细小等轴大角度再结晶晶粒。     

热加工工艺参数对310S铸坯等轴晶组织动态再结晶影响

通过热模拟实验和显微组织分析,研究了热变形工艺参数对310S钢再结晶行为的影响规律。结果表明,在1 100℃、0.1s~(-1)条件下,变形量15%时发生动态再结晶,变形量达到60%时,晶内和晶界均出现大量的再结晶晶粒。随着变形温度的升高,再结晶过程逐渐充分,晶粒尺寸趋于均匀。在相同变形温度下,应变速率越低,晶粒尺寸越大;随着应变速率升高,再结晶晶粒尺寸逐渐减小,在变形温度为1 000℃,应变速率为10s~(-1)、0.01s~(-1)条件下,再结晶晶粒尺寸分别为15μm和45.4μm。分析表明等轴晶310S钢的热变形再结晶机制主要由晶界弓弯形核和晶内亚晶界演变形核两种机制共同控制。     

初始晶粒度对GH720Li合金等温热变形组织演变的影响

对3种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明,细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件,而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显,晶粒组织越粗大,合金的流变抗力越大。初始ASTM3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用,初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主,初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶,超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s^-1条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。