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。     

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。     

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。     

WSTi3515S钛合金超塑性拉伸变形行为的多尺度模拟

金属材料在塑性变形过程中存在多尺度效应,而多尺度建模仿真是研究多尺度效应的一种有效方法。基于动态再结晶热黏塑性本构理论,对WSTi3515S阻燃钛合金的拉伸变形行为进行仿真模拟,建立相应的多尺度模型,研究变形过程中材料的宏观力学响应和微观应力分布。结果表明:宏观拉伸模拟获得的应力-应变曲线与试验结果吻合;多晶集合模型体积单元,其整体响应与宏观试样微区的行为吻合较好;在变形过程中,应力-应变分布均从中心区向四周扩展,且在高温低应变速率下,应力-应变分布更均匀;随着应变增大,变形局部化由于应力的相互牵制而松弛,应力集中被有效缓解,使变形持续进行,从而获得较好的塑性。     

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。     

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)。     

25CrMo钢的热变形行为及加工图

利用Gleeble3500热模拟机对25Cr Mo钢进行热压缩试验,研究变形温度为950~1 100℃、应变速率为0.01~10 s-1条件下的应力-应变曲线。根据动态材料模型DMM建立材料的热加工图,确定其热变形的流变失稳区,得到25Cr Mo钢在试验参数范围内的最佳热变形工艺参数:温度为1 050~1 100℃、应变速率为0.1 s-1。     

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。     

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%。     

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。     

车用铸态Ti-5.5Al合金热压缩变形行为研究

用铸态Ti-5.5Al-3.0Nb-3.0Zr-1.2Mo合金为基材,在Gleeble-3800D热模拟测试机上高温压缩测试,变形温度为750~900℃,变形速率为0.001~1 s^-1,总变形比例为75%。结果表明:应变提高,铸态合金加工硬化明显,流变应力呈直线增大;到达峰值应力后,组织开始软化,在软化与硬化过程达动态平衡时,获得稳定流变。处于低变形温度下,动态软化受应变率影响最明显,合金软化受变形温度与应变率共同作用。升温至850℃,存在动态再结晶现象,表现为动态回复。以较低应变率变形时,促进动态再结晶的快速完成,α相可促进动态再结晶转变。提高应变率后,合金中的β相软化机制由动态再结晶转变成局部塑性流变。     

软取向AZ80+0.4％Ce镁合金热拉伸变形行为研究

借助万能材料试验机、光学显微镜和扫描电镜,研究软取向AZ80+0.4%Ce镁合金挤压板材在变形温度为300~420℃、应变速率为0.000 5~0.5 s-1条件下的热拉伸变形行为。结果表明:随温度的升高流变应力逐渐下降,晶体内孪晶逐渐消失,动态再结晶增强;随应变速率的增加流变应力增大,晶粒尺寸减小。由断口分析可知:随着温度的升高、应变速率的降低,韧窝数量逐渐变少且深度变得越来越深,合金表现出较好的塑性变形行为。根据Arrhenius本构关系模型,建立AZ80+0.4%Ce镁合金的流变应力本构模型,峰值应力的试验值与计算值的相对误差仅为5.793%。     

TC11合金β相区大应变热变形行为及组织研究

利用热模拟试验机,在温度为1020～1080℃和应变速率为0．001～70 s~(-1)范围内对TC11合金进行真应变为1．2的大应变等温恒应变速率压缩试验,获悉高温塑性流动的应力-应变关系曲线特征,并对变形前后的微观组织进行观察。结果表明:流动应力随应变速率升高和温度降低而增加,但前者比后者对流动应力的影响更为显著;在所研究的温度范围内,当应变速率大于10．0 s~(-1)时,变形组织主要为拉长的β晶粒;当应变速率在1．0～0．01 s~(-1)之间时,变形试样分别发生部分动态再结晶和完全动态再结晶;当应变速率为0．001 s~(-1)时,变形试样以动态回复为主。为获得良好的变形组织,热加工区域以温度在1020～1050℃,应变速率在0．01～1．0 s~(-1)范围为宜。     

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。     

某新型粉末高温合金的高温变形与动态再结晶

运用Gleeble-1500 热模拟机,对热等静压态的某新型粉末高温合金进行了形变温度在1120-1170℃和应变速率在2×10-3-2×10-1s-1下的高温变形与动态再结晶行为研究。研究表明:该合金在高温变形时应力-应变曲线上峰值应力σp与温度T和应变速率ε之间符合下式关系:Z=ε·exp(Qa/RT)=A2σpn。在一定的变形条件下,通过高温变形过程中的动态再结晶能获得细晶组织,其动态再结晶晶粒平均尺寸与Zener-Hollomon参数呈双对数线性关系。     

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。     

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。     

高温处理后T2铜在高应变率下的动态力学性能

为分析高温处理后T2铜在高应变率下的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对高温处理后的T2铜试样进行应变率为(2 000～4 000)s-1的动态压缩试验,得到各处理温度下的应力-应变曲线,分析其温度及应变率敏感性,研究晶粒尺寸对屈服应力及流变应力的影响。结果表明:随着处理温度的升高,T2铜的屈服应力、流变应力降低,表现出明显的高温软化效应;T2铜的峰值应力、应变与应变率间有较强的线性关系,具有一定的应变率敏感性;高温处理后,T2铜晶粒尺寸随处理温度的升高而增大,晶界数随晶粒的增大不断减少,导致屈服应力和流变应力降低,说明T2铜动态力学性能具有温度敏感性。     

镁合金等径角挤压过程有限元模拟

通过等径角挤压可以细化镁合金晶粒。利用非线性有限元软件MSC.Marc对镁合金的ECAE变形过程进行有限元模拟,获得等效应变和等效应力分布规律,分析挤压力随变形时间的变化和摩擦对ECAE变形的影响。结果表明:挤压力-变形时间曲线可以分为快速增加阶段,慢速增加阶段和稳定阶段;等效应力分布很不均匀,模具拐角对应的区域等效应力最大;试样中部的等效应变值,大于顶部和底部;摩擦会导致变形不均匀。     

挤压态6082铝合金热加工图及显微组织研究

用Gleeble3500热模拟试验机对挤压态6082铝合金进行等温恒应变率压缩试验,变形温度为350～500℃,应变率为0.01～7.5 s-1,获得不同变形条件下的真应力-真应变曲线,建立本构方程和热加工图,并对不同条件下显微组织进行分析.结果表明:挤压态6082铝合金为正应变率敏感材料,该材料热变形软化机制主要为动态回复,热变形失稳主要是析出相聚集导致局部流变失稳,计算得到该合金的热变形激活能为175.17 kJ/mol,安全加工区主要分布在375～500℃,0.001～0.5 s-1,随应变增加安全加工区变化很小.