10B06冷镦钢连铸坯的热压缩流变行为

利用MMS-200型热力模拟试验机研究了10B06冷镦钢连铸坯在750～1 100℃、应变速率为0.01～20s-1条件下的热压缩流变行为,并且通过线性回归确定了该钢的应变硬化指数以及热激活能,获得了其在变形条件下的流变应力本构方程。结果表明:该钢在热压缩变形时的流变软化行为是动态再结晶、动态回复与加工硬化联合作用的结果;当变形温度较低、应变速率较小时,软化效应以动态再结晶为主;而当变形温度较高、应变速率较大时,软化效应是动态再结晶和动态回复共同作用的结果;该钢的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的函数来描述,其热激活能为220.132 3kJ.mol-1。     

Fe-1.6%Si无取向硅钢的热变形与相变规律

采用Gleeble1500型热力试验机对Fe-1.6%Si无取向硅钢进行了热模拟试验,得到了该钢静态和动态CCT曲线以及在不同应变速率和温度下的应力-应变曲线;通过峰值应力与温度变化曲线,得到了相变开始和结束的温度区间。结果表明:随着冷却速率的增大,相变温度降低,动态CCT曲线中的奥氏体向铁素体的转变温度比静态CCT曲线中的高,1 041℃以上为奥氏体区,1 041～955℃为奥氏体和铁素体两相区,955℃以下为铁素体区;建立了该钢在奥氏体区、铁素体区以及奥氏体-铁素体两相区变形抗力的数学模型,该钢的流变应力通常随变形程度和应变速率的增加而增大。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900～1 150℃、应变速率0.01～5 s^-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明：试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1 050～1 150℃、应变速率0.1～1 s^-1,此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5～15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。     

应变速率对不同钢压缩真应力-应变曲线的影响

用G1eeble 1500型热/力学模拟实验机对20Cr、40Cr和45钢进行了变形温度为1 050℃,应变速率为1,5,10 s-,变形量为0.7～0.9的热模拟单向压缩试验,分析了钢热变形过程中的真应力-应变曲线.结果表明:试验钢在应变速率为1,5 s-1的变形过程中,均发生了动态再结晶;动态再结晶阶段具有反复动态再结晶→变形→动态再结晶即交变出现软化→硬化→软化的现象;应变速率为10 s-1时,45钢发生了动态再结晶,动态再结晶阶段也具有交变软化→硬化→软化的现象,而20Cr和40Cr钢处于动态回复阶段.     

铝锰镁合金热压缩变形的流变应力曲线与本构方程

通过动态热/力模拟试验机对铝锰镁合金进行热压缩变形,分析了合金在热变形过程中的流变应力,应用Arrhenius关系式对合金在热变形峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能进行求解,建立了流变应力本构方程,并将本构方程的计算值与试验值进行对比。结果表明:试验合金在热变形过程中表现出了明显的动态软化特征,发生了动态回复和动态再结晶;在高应变速率、高变形温度下,流变应力曲线呈现多峰值的不连续动态再结晶特征;试验合金在峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能分别为164.54,187.26kJ·mol-1;流变应力本构方程的计算结果与试验结果相符。     

铁素体与碳化物双相组织低温变形对低碳钢显微组织的影响

用Gleeble1500热模拟机对宝钢SS400钢的铁素体与碳化物双相组织在600℃进行了变形,用光镜、扫描电镜、透射电镜进行组织观察。结果表明：铁素体发生动态回复与动态再结晶,变形后加热到800℃铁素体发生静态回复与静态再结晶,加热到900℃,保温30s获得平均直径大约10μm的细小奥氏体晶粒。     

0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢在950~1 100℃,0.01~1 s^-1条件下的热变形行为。依据热压缩过程中0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的真应变-真应力曲线,确定了其在该热变形参数下的高温本构方程,并根据动态材料模型建立热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而降低。0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形激活能为549 kJ/mol。在980~1 050℃范围内,真应变为0.4,应变速率为0.01~0.1 s^-1时,能量耗散效率η值为0.28~0.3,0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢容易发生动态再结晶。因此,该温度区域是最优的热加工工艺窗口。     

Cr9Mo高合金钢的热流变应力本构方程

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机对Cr9Mo高合金钢进行热压缩变形,研究了该钢在温度1 173~1 473 K和应变速率10-3~1 s-1条件下的热塑性变形行为;并基于经典的应力-位错关系和动态再结晶动力学理论,分别建立了Cr9Mo钢的加工硬化-动态回复和动态再结晶两阶段的流变应力本构方程。结果表明:所建立的两个阶段的流变应力本构方程与试验曲线吻合较好,可以用该方程来预测Cr9Mo钢的高温流变行为。     

含钪铝锌镁锆合金的热变形加工图及其应用

利用Gleeble-1500型热模拟试验机对含钪铝锌镁锆高强可焊铝合金进行热压缩试验,研究了该合金在热变形过程中的流变应力;在此基础上,基于动态材料模型以及PRASAD失稳判据,建立了合金的热变形加工图,并得出了合金的最佳热加工工艺参数。结果表明:试验合金的高温流变应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,其流变行为可以用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为150.25kJ·mol-1;该合金适宜采用变形温度为360～400℃、应变速率为0.001～0.003s-1的热加工工艺。     

变形速率对含磷高强无间隙原子钢高温变形行为的影响

采用Gleeble 3800型热模拟试验机测定了含磷高强无间隙原子钢(IF钢)在变形温度为950,850 ℃,单道压缩变形量为50%,变形速率为0.01,0.1,1,10 s-1时的应力应变曲线,对其变形行为进行了分析.结果表明:应变速率为10 s-1,变形量为50%时,应力-应变曲线仅为动态回复型,不因温度的变化而改变类型;当变形温度为950 ℃时,变形速率越高,铁素体晶粒越大;而当变形温度为850℃时,这种差别比较小.说明在变形速率不太高的情况下,变形温度是影响奥氏体或铁素体晶粒尺寸的主要因素.     

热轧A36钢静态再结晶动力学模型

为了模拟A36钢轧制过程的微观结构演变,在Gleeble 1500热模拟试验机上进行了双道次热压缩实验。通过在不同变形工艺下的软化行为研究,建立了A36钢在轧制情况下的静态再结晶动力学模型。该模型综合考虑了不同变形温度、应变率、应变及初始奥氏体晶粒尺寸等参数对静态再结晶行为的影响,仿真结果和实验结果比较吻合。     

热变形奥氏体的动态再结晶图和静态再结晶图

本文论述了热变形奥氏体再结晶的表达形式以及用金相方法制作热变形奥氏体再结晶图的方法。为了简化热变形奥氏体静态再结晶图,与动态再结晶图中的Z参数相对应,提出了一个Y参数,其物理意义是用温度和应变速率修正了的停留时间。以Y－ε为坐标的静态再结晶图,在形式上与以Z－ε为坐标的动态再结晶图一致,从而大大简化了静态再结晶图的表达形式。在再结晶图中取双对数坐标,可使再结晶开始线和再结晶终了线变为直线,从而进一步简化了动态再结晶图和静态再结晶图的制作程序。     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]钛合金热成形工艺形变与组织演变耦合多尺度仿真研究进展

讨论了钛合金高温变形晶体塑性有限元模拟的研究进展，并分析了晶体塑性模型在钛合金细观尺度不均匀变形和组织演化方面的应用；围绕钛合金热成形过程变形与组织演变耦合模拟需求，讨论了钛合金高温成形统一黏塑性本构模型的发展过程，并介绍了统一黏塑性本构模型在钛合金热成形工艺的应用实例。统一黏塑性本构模型考虑了钛合金高温变形过程中回复、再结晶、相变、损伤等组织演变行为与宏观应力应变之间的耦合作用，为实现钛合金构件形状尺寸和组织性能的精确预测和成形工艺优化提供了有效的手段。最后分析了钛合金热成形工艺多尺度建模仍存在的问题，并展望了多尺度建模的发展趋势。     

实验室薄板坯连铸连轧电工钢板的组织与性能

在实验室条件下对两种电工钢进行了薄板坯连铸连轧,对Fe-3.2%Si取向硅钢板的铸坯组织、偏析、轧后组织和抑制剂形貌、织构等进行了分析,同时利用热模拟技术测定了Fe-1.6%Si无取向硅钢的CCT曲线,建立了变形抗力模型.结果表明:Fe-3.2%Si取向硅钢铸坯等轴晶比例为35%左右,铸坯表面至中心的碳、硫和磷偏析指数为0.9～1.1,热轧后组织不均匀,分三个区域,热轧带次表层有一定的{110}<001高斯织构存在,织构的组分和传统工艺的基本相同,但织构强度稍弱;给出了Fe-1.6%Si无取向硅钢铁素体区、奥氏体区和两相区变形抗力的数学模型.     

双相钢中的相硬化和相软化现象

本文对铁素体加马氏体及奥氏体加马氏两类双相钢中软相（铁素体、奥氏体）的相硬化及硬相（马氏体）的相软化现象进行了研究。结果表明,软相的硬化与硬相的软化是双相钢中普遍存在的现象。在铁素体-马氏体双相钢中,铁素体相硬化的原因是,奥氏体向马氏体转变时由于体积效应致使铁素体产生塑性变形,造成较高的位错密度,从而提高了硬度。马氏体相软化的原因较为复杂;双相钢中马氏体内孪晶数量较相同含碳量的单相马氏体为少;马氏体靠近铁素体处位错密度偏低;在马氏岛内存在一些不规则形状的铁素体微区,也是造成马氏体实测硬度偏低的一个原因。     

双相不锈钢各组相循环变形行为的纳米压痕试验和有限元表征方法研究

对双相不锈钢的奥氏体相和铁素体相，分别开展了不同加载模式（接触载荷和压入位移）和不同加载波形下的单向、循环纳米压痕试验，对比分析了两相的基本力学性能和压痕循环变形行为的演化规律。基于压痕试验结果和修正ABDEL-KARIM-OHNO非线性随动硬化准则的弹塑性本构模型，提出一套双相不锈钢奥氏体相和铁素体相的塑性和循环塑性行为的本构模型参数表征方法。通过对微结构代表性体积单元整体拉伸和循环变形行为进行模拟，并与宏观试验结果对比，验证了参数表征方法的合理性。研究结果表明，铁素体相的强度、硬度和抗棘轮变形的能力均高于奥氏体相，两相之间通过晶界产生一定的交互作用；在接触载荷控制的循环加载条件下，奥氏体相与铁素体相均产生明显的压痕棘轮现象，且载荷水平越高压痕棘轮变形程度越大；所发展的本构模型参数表征方法可为研究多相材料各组相、小体积材料的循环变形行为提供借鉴和参考。