Mg-5.6Zn-0.7Zr-0.8Nd合金高温塑性变形的热/力模拟研究

采用Gleebe-1500热／力模拟机研究了Mg-5．6Zn-0．7Zr-0．8Nd合金在应变速率为0．1，0．01和0．002s^-^3、变形温度为373—673K,最大变形程度60％条件下的高温塑性变形行为．分析了合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系，计算了高温变形时变形激活能和应力指数，并观察了合金变形过程中显微组织变化情况．结果表明：Mg-5．6Zn-0．7Zr-0．8Nd合金在热变形过程中不同温度下流变应力呈现不同形式，分析可知加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同温度和不同应变速率下各自起到了重要的作用，合金变形激活能随应变速率增加而升高．在473K温度以上变形，合金发生明显动态再结晶且动态再结晶晶粒非常细小，晶粒尺寸为5—10μm，从而可明显提高合金的塑性．     

Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟实验机,研究了Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金在变形温度为300~450℃、变形速率为0.002~1s-1及变形量为50%的条件下的高温压缩变形行为,分析了流变应力与应变速率、变形温度的关系,计算了高温变形时变形激活能和应力指数,建立了该合金的本构方程。结果表明:Mg-3.5Zn-0.6Y-0.5Zr合金在热变形过程中真应力随着温度的升高而降低,真应力随着应变速率的升高而升高。该合金的流动应力可以用双曲正弦函数来描述。     

铸态Mg-7Gd-5Y-1．2Nd—Zr镁合金热变形行为研究

针对Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr镁合金,研究了其铸态显微组织以及在Gleeble-1500D热模拟机上单向压缩的力学行为,其应变速率为2×10-3～1 s-1,变形温度为573～723 K,压下量为60%.铸态Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr合金组织由α-Mg基体和网状的共晶构成;变形温度和应变速率对合金的峰值应力有明显的影响,在相同变形温度条件下,峰值应力随应变速率的增加而升高;在相同的应变速率条件下,峰值应力随变形温度的升高而降低;高温条件下的共晶组织的软化也是合金变形抗力下降的重要原因;应变速率为10-1 s-1 时,合金不连续动态再结晶最为明显,合金易于失效;同时计算出了平均热变形激活能Q为243.5 kJ/mol和应力指数n为4.197 2,分析得出变形激活能直接受到变形温度的影响,间接受到应变速率的影响.     

铸态Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr镁合金热变形行为研究

针对Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr镁合金,研究了其铸态显微组织以及在Gleeble-1500D热模拟机上单向压缩的力学行为。变形速率为0.002~1s-1,变形温度为573~723K,下压量为60%。铸态Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr合金组织由α-Mg基体和网状的共晶构成;变形温度和变形速率对合金的峰值应力有明显的影响,在相同温度条件下,峰值应力随变形速率的增加而升高,在相同的应变速率条件下,峰值应力随变温度的升高而降低;高温条件下的共晶组织的软化也是合金变形抗力下降的重要原因;应变速率为0.1s-1时,合金不连续动态再结晶最为明显,合金易于失效;同时计算出了平均热变形激活能Q为243.5kJ/mol和应力指数n为4.1972,分析得出变形激活能直接受到温度的影响,间接受到应变速率的影响。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金形变软化行为及本构方程建立

使用型号为Gleeble-3500的热压缩实验机进行热压缩实验,在实验中调控温度和应变速率,绘制流变应力曲线图并进行分析。对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度为360~480℃、应变速率为0.001~1 s^-1、并且热压缩试样的最大变形程度为60%条件下的形变软化现象进行了研究。经研究发现,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的形变软化行为主要受其在不同变形条件下的动态再结晶行为的影响。设定材料常数α、n、A和Q与应变构建影响关系,将应变考虑在内后,建立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金本构方程,其平均变形激活能为232.54 kJ·mol^-1。进行了误差检验,得到的峰值应力的实验值与计算值的平均相对误差的绝对值仅为5.5%,说明了建立的本构模型精度较高。     

Cu-Ni-Si-P-Cr合金高温热变形行为及动态再结晶

在Gleeble 1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验对Cu-Ni-Si-P-Cr合金在应变速率为0.01~5 s 1、变形温度为600~800℃条件下的流变应力行为进行研究,利用光学显微镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Cu-Ni-Si-P-Cr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力—真应变曲线的特征有所不同。流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。从流变应力、应变速率和温度的相关性得出该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。     

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773K,应变速率为0.001～1s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图.结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773K,应变速率为0.1s-1左右的区域,和变形温度小于750K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773K,应变速率为0.001～0.01s-1.     

Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金等温压缩变形行为

在温度523~723 K和应变速率0.001~1 s-1范围内,利用Geeble-1500热模拟试验机,对均匀化态的Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金进行等温压缩试验,并获得了应力应变曲线。研究了变形工艺参数对该合金流变应力的影响规律,计算了热变形激活能,建立了本构模型。结果表明,Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金在变形过程中真应力随变形温度的升高而降低,随应变速率升高而升高,该合金的流变应力曲线可以用双曲正弦函数来描述。并求得该合金的热变形激活能为181.902 6 k J/mol。     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.     

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。