AZ80+0.4％Ce挤压态镁合金热成形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为300~420℃、应变速率为0.000 5~0.500 0 s~(-1)条件下对AZ80+0.4%Ce变形镁合金进行热模拟实验,研究该合金的高温流变行为。用ZIESS PL-A662数码光学显微镜分析温度与应变速率对合金显微组织演化规律的影响。结果表明:应变速率一定时,流变应力随温度的升高逐渐降低;变形温度一定时,合金的流变应力随应变速率的增大而升高。合金的显微组织演化过程为变形温度较低时,存在大量未结晶的粗大晶粒,动态再结晶进行不完全,温度升高后,动态再结晶进行较完全;动态再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而减小。最后,以经典的Arrhenius本构关系模型为基础,采用线性回归方法建立AZ80+0.4%Ce变形镁合金的流变应力本构模型,对比峰值应力的实验值与计算值,平均相对误差仅为6.00%。     

稀土微合金化AZ80镁合金的热压缩变形行为

在应变速率为0.01~10 s-1、温度为300~450℃的条件下,采用热机械模拟实验研究稀土微合金化AZ80镁合金的热压缩变形行为。结果表明,温度和应变速率对流变应力的影响显著,随着试验温度的升高和应变速率的降低,流变应力减小。微合金化后镁合金的热压缩变形仍受热激活控制,可采用Z参数描述合金在高温压缩变形时的流变应力-应变行为。     

AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机,对AZ61B镁合金在温度为623K和673K,应变速率为0.01,0.1、1 s-1时,应变量为50%的高温塑性变形行为,以及热模拟后镁合金组织的变化进行了研究。分析了流变应力与应变速率和温度的关系,计算出了应力指数和变形激活能,结果表明:流变应力随应变速率的增加而增加,随应变温度的增加而减小;镁合金发生了动态再结晶,有大量细小等轴晶出现,探明了变形软化的主要机制是动态再结晶。     

热扭转变形对AZ80+0.4％Ce镁合金时效行为的影响

使用Gleeble-3500热模拟试验机对AZ80+0.4%Ce镁合金进行高温扭转试验,随后进行时效处理。扭转变形时变形量和应变速率与扭转试样半径呈正比关系,以此研究应变速率及应变量对后期时效效果的影响规律。结果表明:合金经扭转变形后晶粒得以细化,试样横截面形成梯度组织,边缘处的平均晶粒尺寸小于心部;AZ80+0.4%Ce镁合金时效初期,析出相较少,边缘与心部的差别不大;随时效时间的增加,边缘的第二相面积分数明显高于心部;峰值时效时,边缘第二相面积分数仍高于心部;在时效过程中边缘处的硬度值始终高于心部,说明高应变量及应变速率对细晶和时效强化起到促进作用。     

06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢热变形行为研究

为指导06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢塑性加工工艺参数制定及构建数值模型所需材料数据,利用热模拟试验机进行单向等温压缩试验,温度为900～1 200℃,应变速率为0.01～1.00 s-1,变形量为60%。根据真应力-真应变曲线对06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢热变形机制进行分析,结合线性拟合建立流变应力本构方程和临界应变模型。结果表明:在较高变形温度和较低应变速率下,06Cr18Ni11Ti不锈钢的主要软化机制为动态再结晶,真应力随温度升高而降低,随应变速率减小而降低;为验证流变应力本构方程的准确度,比对预测结果与试验结果,相对误差在10%以内,得到06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢的热变形激活能为440.61 kJ/mol。     

退火态TC4钛合金热变形本构关系的研究

利用Gleeble-3800热模拟机对TC4钛合金在550~800 ℃温区进行热变形试验研究。通过真应力、真应变分析得到TC4钛合金峰值应力随温度升高而降低、应变速率增大而升高,确定了550~800 ℃温区热变形激活能、建立了流变应力本构关系以及峰值应力与温度和变形速率之间的函数关系。通过热变形模拟为TC4钛合金热加工参数的合理制定与控制提供依据。     

退火态TC4钛合金热变形本构关系的研究

利用Gleeble-3800热模拟机对TC4钛合金在550~800℃温区进行热变形试验研究。通过真应力、真应变分析得到TC4钛合金峰值应力随温度升高而降低、应变速率增大而升高,确定了550~800℃温区热变形激活能、建立了流变应力本构关系以及峰值应力与温度和变形速率之间的函数关系。通过热变形模拟为TC4钛合金热加工参数的合理制定与控制提供依据。     

W-20Cu复合材料热变形行为及应变补偿本构模型

用Gleeble-3800热模拟试验机对W-20Cu复合材料进行热压缩试验,在应变率为0.001～1 s-1、变形温度为1073～1223 K下进行热变形,研究应变率和温度对力学性能的影响.考虑应变对材料本构参数的影响,基于Arrhenius模型,建立W-20Cu复合材料的应变补偿本构模型,通过误差分析对应变补偿本构模型的准确性进行验证.结果表明:峰值应力随温度升高而降低,随应变率增大而增大,相对于应变率,W-20Cu复合材料对温度更敏感.基于应变补偿的W-20Cu复合材料本构模型能较好的预测热变形过程中的流变应力,其预测值与试验值的线性相关系数为0.973,平均相对误差为3.418％.     

挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为

为研究Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为,利用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为200~350℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下,对挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金进行热力模拟实验。通过研究该合金的真应力-真应变曲线,分析合金的双曲线正弦函数表征的本构方程和热加工性。结果表明:材料的流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而下降;用双曲正弦函数能很好地表示材料在热变形中的稳态流变应力。分析热加工图可以看出:较佳的理论热加工区为220~270℃,0.05~0.001 s~(-1);超塑性加工区域为300~350℃,0.015~0.16 s~(-1)。     

Al-0.2Sc-0.04Zr超耐热变形铝合金高温流变行为

在应变速率为0.001~5 s~(-1)、变形温度为440~600℃条件下,在Geeble-1500D热模拟试验机上对Al-0.2Sc-0.04Zr(质量分数/%)变形铝合金开展单向热压缩试验,研究其高温流变行为。结果表明:流变应力随变形温度的减小和应变速率的增加而增大,应力曲线经历线性-硬化阶段、抛物线-动态回复阶段、完全动态再结晶-稳态变形阶段;压缩变形后试样中间部位的组织呈条带状,晶粒沿垂直于压缩方向被压扁和拉长,再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高和应变速率的减小而增大;建立的Z参数-Arrhenius型本构方程对Al-0.2Sc-0.04Zr合金峰值应力的预测平均相对误差率仅为7.428%;该合金较高的热变形激活能(642.575 kJ/mol)和应变指数(13.810 5)与第二相粒子Al3(Sc,Zr)有关。     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金热压缩动态再结晶的研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金的变形规律及动态再结晶行为进行研究。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而降低;变形量对应力-应变关系的影响很小;变形过程中发生动态再结晶,随变形程度的增加,动态再结晶晶粒不断增多,材料呈现明显的软化趋势,流动应力下降。当动态再结晶过程完成以后,继续变形,材料又出现硬化行为;并且动态再结晶平均晶粒尺寸的自然对数与Zener-Hollomon参数的自然对数呈线性关系。根据实验分析,合金适宜的热加工条件为:变形温度400～450℃,应变速率0.1～5s-1。     

LZ92镁锂合金热变形行为

LZ92镁锂合金在210～300℃、0.001～1 s~(-1)条件下进行等温压缩试验,分析合金流变行为,根据应力峰值建立合金的热变形本构方程。结果表明:应力峰值随变形温度升高而减小,随应变率增大而增大。该本构方程能较好预测合金的应力峰值,变形激活能Q为108 291.51 J/mol。试验验证,该本构方程预测的应力峰值精度较高,平均相对误差为8.55%,相关系数为0.98。     

基于指数方程的金属材料热变形本构模型

针对材料的热变形,基于常见的指数方程,通过对相关表达式的具体推导,构建了一种可以较为有效地描述应变、应变速率和温度对流动应力影响的本构模型。将模型用于预测纯铝的热变形流变行为,得到的预测曲线和实验曲线吻合较好。结果表明,所建本构模型有效,构建方法合理,能够有效预测该材料在热变形中的流动应力。     

双向挤压与螺旋复合变形有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,对双向挤压与螺旋复合变形模型进行工艺参数的数值模拟运算,分析工艺条件对AZ31镁合金在成型过程中等效应变和挤压力的影响。结果表明:双向挤压与螺旋复合变形可显著提高坯料变形过程的等效应变,随着挤压比的增加、挤压温度和挤压速度的升高,坯料所获得的等效应变值显著升高,双向挤压与螺旋复合变形AZ31镁合金的等效应变值可高达3.2。工艺条件的有限元分析为镁合金在双向挤压与螺旋复合变形的实际生产应用提供了重要参考价值。     

18Ni马氏体时效钢热变形行为

研究马氏体时效钢的热变形问题具有理论意义。在变形温度为900~1 050 ℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大真应变为1.2的条件下,利用Gleeble-3800热模拟试验机研究18Ni（1 700 MPa）马氏体时效钢的热压缩变形行为,建立该合金的热加工图,并对组织演变规律进行研究。结果表明：在实验条件下,随变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力和峰值应变逐渐减小,而能量耗散率（η）逐渐升高,动态再结晶过程进行更充分;当应变量为0.6,流动失稳区面积最小。确定了18Ni马氏体时效钢的完全再结晶区域。     

NAK80塑料模具钢本构关系的试验研究

利用电子材料拉伸试验机、热模拟试验机和分离式Hopkinson压杆系统对NAK80塑料模具钢在较宽温度范围(25~600℃)和不同应变率(700~5 000 s-1)条件下的力学特性开展了系列的试验研究。结果表明:室温下,NAK80塑料模具钢流变行为对应变率不敏感;相同应变率下(10-2s-1),其屈服强度和流变应力随温度升高而下降,且高温下热软化效应明显,导致屈服后应变增加而应力下降。以试验数据为基础,拟合了Johnson-Cook模型,利用该模型对不同温度和不同应变率下NAK80塑料模具钢的流变应力进行预测,与试验数据对比表明,拟合的Johnson-Cook模型能够较好的描述NAK80塑料模具钢的流变行为。     

AZ31镁合金动态力学行为实验研究

为研究镁合金的动态力学行为,对AZ31镁合金进行霍普金森压杆（Hopkinson）冲击实验,探讨冲击载荷下AZ31镁合金力学响应及相关规律,结果表明：AZ31镁合金在冲击载荷下有明显的屈服和应变强化现象,合金的最大应力值随着冲击速度不断增加,而动态屈服强度对应变率变化不敏感。此外随应变率的增加,该合金变形能力有一极值。     

K403镍基高温合金的高温拉伸断裂行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究镍基高温合金K403在应变速率为0.01~10 s-1、温度为850~1 000℃条件下的高温拉伸变形行为,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,分析拉伸变形后的显微组织及高温断裂机制。结果表明:随应变速率的增大,合金的峰值应力和断裂应力增大,断面收缩率和断裂应变则减小;而随变形温度的升高,合金的峰值应力和断裂应力降低,断面收缩率和断裂应变增大;850℃拉伸后变形组织中存在大量的位错胞状结构,随着变形温度的升高,变形组织中的位错密度减小;拉伸断口呈枝晶组织断裂特征,随着变形温度的升高,合金断裂方式由准解理断裂向沿晶断裂转变。     

初始取向对AZ31镁合金动态力学行为和组织的影响

为研究初始取向对镁合金在高应变率下的动态变形行为,利用分离式Hopkinson压杆系统对具有不同取向的挤压态AZ31镁合金进行室温动态压缩实验,并通过金相显微镜对冲击后的显微组织进行分析。结果表明:平行于挤压方向(ED)的试样,应力-应变曲线出现屈服转折现象,随应变率的升高保持不变,对应变速率不敏感,屈服强度为50 MPa;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,随应变率的提高,显微组织中孪晶数量减少,变形机制以孪生为主转变为以滑移和孪生两种方式为主;垂直于ED的试样,应力-应变曲线无明显的屈服现象,随应变率的提高,屈服强度小幅增大,孪晶数量增加,变形机制以非基面滑移为主向以非基面滑移和压缩孪晶的共同作用为主。     

AZ31和ZK60变形镁合金阻尼性能的研究

在频率为10 Hz、应变为9.6×10~(-5)~1.45×10~(-2)时,对AZ31、ZK60镁合金室温下的阻尼性能进行研究。结果表明:AZ31、ZK60镁合金阻尼性能可用G-L模型来解析;晶粒细化、析出相增多会阻碍位错运动,使镁合金阻尼性能下降;AZ31镁合金阻尼性能要优于ZK60镁合金,不同热加工态AZ31、ZK60合金的阻尼-应变曲线具有相同特点,表现为铸态合金阻尼性能较优,其次为热变形+T6热处理态、热变形态。