基于微观机理的电磁铸造35CrMo钢的高温流变本构方程

采用Gleeble-3810热模拟试验机,在变形温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下对电磁铸造35CrMo钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变温度、应变速率对35CrMo钢的高温流变应力行为的影响。以应力-位错关系和动态再结晶动力学为基础,分别构建了35CrMo钢临界应变前后的本构方程。结果表明:35CrMo钢的流变应力与应变速率呈正相关,与应变温度则呈负相关;高温低应变速率下的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶现象,显微组织分析显示,降低应变温度和提高应变速率能有效细化变形组织晶粒。而Deform-3D有限元模拟表明,构建的本构方程能够准确预测电磁铸造35CrMo钢的高温流变应力。     

形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型。采用热-力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样的热变形过程进行了数值模拟,讨论了形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响。模拟结果表明,热变形过程中,试样各部位变形不均,心部的等效应变最大,变形不均匀性在950℃附近达到最大值;试样各部位的等效应力大小分布不均,其最大值在低温时一般出现在心部与粘着区/自由变形区的交界处,高温时一般出现在粘着区;动态再结晶分数随着形变温度升高而增大,当形变温度较低、压下量较大时也会发生较大程度的动态再结晶;试样各部位的动态再结晶晶粒大小分步不均,再结晶晶粒随形变温度升高而迅速粗化。     

粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热变形组织模拟

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶,晶粒尺寸得到细化,模拟得到大变形区域的晶粒尺寸为0.63μm,对比试验数据可知,模拟结果和试验结果相符。观察在950℃下不同应变速率时的CA模拟形貌可知,随着应变速率提高,由于晶粒发生动态再结晶,形成再结晶晶粒,使得平均晶粒尺寸不断变小。对比EBSD微观组织形貌可知,CA模拟较好地反映了其组织变化趋势。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢热变形过程的微观组织模拟

基于热模拟试验数据,建立了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢的动态再结晶模型,并利用有限元软件Deform-3D对试验钢进行了热压缩过程以及微观组织的演变模拟。结果表明,在热压缩过程中,坯料内部存在不均匀变形,其心部大变形区的等效应变最大、温度最高,动态再结晶进行得最充分;不同工艺参数对动态再结晶体积分数与平均晶粒尺寸具有显著的影响,较高的变形温度、较低的应变速率和大应变均有利于动态再结晶的进行;试样不同区域的动态再结晶的体积分数随着应变的增大而升高,相应的平均晶粒尺寸随着应变的增加而减小。有限元软件Deform-3D模拟的微观组织演变规律与热模拟试验结果具有高度的一致性。     

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.     

65Mn钢的动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对65Mn钢进行热压缩试验,变形温度850~1150℃、应变速率0.02~20 s~(-1),最大真应变1.0,研究材料在上述试验条件下的动态再结晶行为,以及变形条件对再结晶晶粒尺寸的影响。结果表明:试验钢的真应力-真应变曲线在高温、低应变速率条件下出现明显峰值,随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变变小,有利于动态再结晶发生;奥氏体再结晶晶粒尺寸与变形参数相关,应变速率降低,再结晶晶粒尺寸增大;变形温度降低,有利于再结晶晶粒尺寸细化。     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。     

双道次热变形工艺参数对TB8钛合金显微组织的影响

在热模拟机上对TB8钛合金进行了不同变形参数的双道次热模拟试验,研究了双道次热变形参数中温度和应变速率对显微组织的影响。结果表明,在单相区845℃时,显微组织表现为发生明显的动态再结晶后的等轴晶组织,变形后的组织晶粒度等级较高,晶粒明显细化。随着应变速率增大,再结晶含量降低并伴随有破碎的β晶界。两相区805℃变形后组织呈现出变形不均匀性,伴随有大量破碎的α相并且均匀度较差。随着应变速率增大,显微组织变化不明显,依然出现带状组织。跨相区热变形后的显微组织既呈现出动态再结晶后的等轴晶组织,又呈现出发生动态回复后的带状组织。温度较应变速率对带状组织的产生更为敏感。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢两相区铁素体晶粒细化机理

采用Gleeble-3500热模拟试验机和背散射电子衍射(EBSD)技术分析研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在(γ+α)两相区不同变形量和不同变形温度下的组织演变,探究了铁素体晶粒的细化机理。结果表明,Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢在750℃,应变速率为0.01 s-1变形时,当应变超过0.69后,铁素体的转变量增加不明显,但等轴铁素体晶粒数量增加,新形成的细小等轴再结晶铁素体晶粒尺寸达到1.4~3μm;在850~750℃、应变速率为0.01 s-1变形时,随着变形温度的降低,铁素体转变量增加,铁素体晶粒尺寸减小,但均匀性降低。Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢(γ+α)两相区铁素体晶粒细化机制为铁素体的连续动态再结晶,并且随着变形温度的降低,发生铁素体的连续动态再结晶的能力增强。     

Zn-8Cu-0.3Ti锌合金热变形的组织演变(英文)

利用Gleeble-1500热力模拟试验机在温度230~380°C,应变速率0.01~10 s-1的条件下进行均匀化态Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的热压缩变形实验,测定真应力—真应变曲线,利用OM、SEM和TEM对变形组织进行分析。结果表明:在变形过程中该合金发生了TiZn15相的球化、析出相的粗化和基体η相的动态再结晶,形成了(η+ε+TiZn15)复相组织。变形过程中TiZn15相的球化有助于粒子协同方式实现粒子激发形核,有利于基体动态再结晶的发生。随着压缩变形温度的升高,基体动态再结晶晶粒的尺寸先减小后增大;随着应变速率和应变量的增大,动态再结晶进行得更充分;形变促进Cu原子的扩散,导致析出相的粗化,析出相的钉扎作用使组织得到细化。     

Optimization of deformation parameters of dynamic recrystallization for 7055 aluminum alloy by cellular automaton

In order to simulate the microstructure evolution during hot compressive deformation, models of dynamic recrystallization (DRX) by cellular automaton (CA) method for 7055 aluminum alloy were established. The hot compression tests were conducted to obtain material constants, and models of dislocation density, nucleation rate and recrystallized grain growth were fitted by least square method. The effects of strain, strain rate, deformation temperature and initial grain size on microstructure variation were studied. The results show that the DRX plays a vital role in grain refinement in hot deformation. Large strain, high temperature and small strain rate are beneficial to grain refinement. The stable size of recrystallized grain is not concerned with initial grain size, but depends on strain rate and temperature. Kinetic characteristic of DRX process was analyzed. By comparison of simulated and experimental flow stress–strain curves and metallographs, it is found that the established CA models can accurately predict the microstructure evolution of 7055 aluminum alloy during hot compressive deformation.     

Dynamic Recrystallization Kinetics and Microstructural Evolution for LZ50 Steel During Hot Deformation

The dynamic recrystallization (DRX) behavior of LZ50 steel was investigated using hot compression tests at a deformation temperature of 870-1170 °C and a strain rate of 0.05-3 s^?1. The effects of deformation temperature, strain, strain rate, and initial austenite grain size on the microstructural evolution during DRX were studied in detail. The austenite grain size of DRX was refined with increasing strain rate and decreasing temperature, whereas the initial grain size had no influence on DRX grain size. A model based on the Avrami equation was proposed to estimate the kinetics of the DRX under different deformation conditions. A DRX map, which was derived from the DRX kinetics, the recrystallized microstructure, and the flow stress analysis, can be used to identify optimal deformation conditions. The initiation of DRX was lower than Z _c (critical Zener-Hollomon parameter) and higher than ε_c (critical strain). The relationship between the DRX microstructure and the Z parameter was analyzed. Fine DRX grain sizes can be achieved with a moderate Z value, which can be used to identify suitable deformation parameters.     

Evolution of Dynamic Recrystallization in 35CrMo Steel During Hot Deformation

To better understand the dynamic recrystallization (DRX) behavior of 35CrMo steel during hot deformation, a series of isothermal compression tests were carried out at different temperatures and strain rates. Using a constitutive equation built from the data obtained and the Arrhenius equation, the activation energy for hot deformation was determined through regression to be 342.69 kJ/mol. A model of the DRX kinetics was also constructed to characterize the influence of accumulated strain, temperature and strain rate on DRX evolution, which revealed that lower temperatures and higher strain rates require greater strain to achieve the same DRX volume fraction. Optical examination of the microstructure after deformation confirmed that this model accurately reflects reality and that grain size varies directly with deformation temperature, but inversely with strain rate.     

AerMet100超高强钢在热加工过程中的动态再结晶模型研究

为了准确预测AerMet100超高强钢在热加工过程中的微观组织演变,通过系列等温热压缩试验分析了合金在温度为800~1040℃、应变速率为0.01~10s-1、变形量为15~60%的热变形行为,并建立了动态再结晶(DRX)体积分数和晶粒尺寸的DRX模型。通过计算获得了AerMet100钢本构模型中的Zener-Hollomon参数,用于建立DRX模型。通过建立的DRX模型定量预测了热变形参数对合金微观组织演变的影响,结合微观组织观察发现,高温低应变速率和较大的变形程度有利于DRX充分发生,使组织细化和均匀化。模型预测结果与实验结果吻合较好,验证了所建立的DRX模型的准确性。结果表明,建立的DRX模型可以定量预测AerMet100钢在不同变形参数下进行热加工时的微观组织演变规律。     

铸态Ti-46Al-6(Cr, Nb, Si, B)合金的高温流变行为及其组织演变

以3次真空自耗熔炼的Ti-46Al-6(Cr,Nb,Si,B)(at%)(以下简称G4合金)合金为对象,采用恒温等应变速率热模拟压缩试验研究G4合金在1050～1250℃及0.001～1s-1应变速率下的高温流变行为和组织演变。结果表明,在高温变形过程中,G4合金呈现先硬化后软化的流变行为特征,组织由粗大的铸态γ+γ/α2近片层组织演变为细小的近等轴γ+α2组织;造成G4合金流变软化和组织演变的主要原因是动态再结晶(DRX)。变形温度和应变速率是影响G4合金高温流变和组织演变的2个主要因素。铸态G4合金在高温下的变形机制以γ/α2层片晶团的扭折、弯曲、球化和DRX以及γ晶粒的拉长、破碎和DRX为主,孪生变形也起到了一定的辅助作用。其最佳高温塑性变形温度为1150℃,应变速率应不大于0.1s-1。     

挤压态AZ80镁合金的热变形行为

通过热压缩实验,研究挤压态AZ80镁合金在变形温度为250-450℃,应变速率为0.001-10 s-1条件下的热变形行为。采用经过温升修正的流变应力计算该合金的Zener-Hollomon参数（Z参数）。结果表明,挤压态AZ80镁合金适宜的变形条件为应变速率0.1 s-1、变形温度350-400℃。另外,讨论了显微组织演化与Z参数之间的关系。在高温及低应变速率（低Z参数）时,合金发生了完全再结晶并产生了大的再结晶晶粒。综合考虑加工图和显微组织,变形温度400℃、应变速率0.1 s-1是合金适宜的热变形条件。     

AZ31B镁合金热压缩变形的组织变化与变形机制

对铸态AZ31B镁合金在温度280℃～440℃、应变速率0.001s-1～0.1s-1条件下进行热压缩实验,分析变形程度、应变速率和加热温度对其微观组织变化的影响,探讨合金的热压变形机制。实验结果表明,该合金热变形时发生了动态再结晶。变形温度越高、变形速率越小和变形量越大时,动态再结晶进行的越充分;变形温度越低、变形速率越大和变形量越大时,动态再结晶晶粒越细小。该合金的热变形机制是滑移孪晶联合机制。     

热等静压态FGH96合金的热压缩变形行为和微观组织演化(英文)

通过热压缩实验研究热等静压态FGH96合金的热变形行为和微观组织演化过程。基于Gleeble-1500,在1000~1150°C和0.001~1.0s-1的条件下进行热压缩实验。对应力—应变数据进行拟合分析,建立FGH96合金的双曲正弦函数形式的本构关系,其形变热激活能为693.21kJ/mol。对各变形条件下的FGH96合金的组织分析表明:在1100°C以上和以下分别发生完全和部分动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶更容易发生。建立FGH96合金在热加工过程中的动态再结晶的动力学方程和晶粒尺寸演化方程。     

Ti2448合金高温变形行为及组织演变机制的转变

研究了多功能亚稳β型Ti2448（Ti 24Nb-4zr-8Sn,质量分数,%）合金在β单相区的高温变形行为.结果表明.在低应变速率(≤0.1 s^-1和高应变速率(≥1 s^-1)条件下,真应力和应变速率的双对数关系可以通过2个线性关系分别表征,平均应变速率敏感值（mavg）分别为0.265和0.032,这不同于常规β钛合金随着应变速率的增大而逐渐降低的应变硬化规律,即Sigmoidal曲线特征.微观组织演化和动力学分析显示,这种特殊的双线性关系与高应变速率导致的局域化非均匀塑性变形行为和动态再结晶（DRX）相关联.尽管动态回复（DRV）是该合金高温塑性变形的主要组织演变机制,高应变速率使得组织演变从DRV向DRX转变,并在交错的变形带内形成小于3μm的细晶组织.因此,高应变速率条件下的DRX是实现Ti2448合金高温变形过程中细化组织的主要机制.