颗粒增强铝基复合材料热变形行为研究进展

从颗粒增强铝基复合材料流变应力行为、热变形过程中显微组织的变化以及热加工图三个方面,对颗粒增强铝基复合材料的热变形行为进行了概括。同时介绍近年来国内外研究人员针对颗粒增强铝基复合材料热变形方面所展开的探索和研究,最后对颗粒增强铝基复合材料今后的研究应用进行了展望。     

晶须增强铝基复合材料的热压缩变形行为研究

研究了2vol%Mg2B2O5w/6061铝合金复合材料在热变形过程中,不同变形温度、应变速率下流变应力的变化,并通过计算机拟合建立了热压缩变形本构方程。结果表明,压缩变形过程中复合材料的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。当应变速率在0.01~1.00/s之间时,材料呈现出动态回复特征。复合材料在热变形过程中的应变速率和流变应力关系符合双曲正弦函数关系。     

晶须增强铝基复合材料的热压缩变形行为研究

研究了2vol%Mg2B2O5w/6061铝合金复合材料在热变形过程中,不同变形温度、应变速率下流变应力的变化,并通过计算机拟合建立了热压缩变形本构方程。结果表明,压缩变形过程中复合材料的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。当应变速率在0.01¹.00/s之间时,材料呈现出动态回复特征。复合材料在热变形过程中的应变速率和流变应力关系符合双曲正弦函数关系。     

35% SiC_p/2024A1复合材料的热变形行为(英文)

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对35%SiCp/2024A1复合材料在温度350~500°C、应变速率0.01~10s-1的条件下进行热压缩试验,研究该复合材料的热变形行为与热加工特征,建立热变形本构方程和加工图。结果表明,35%SiCp/2024A1复合材料的流变应力随着温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高,说明该复合材料是正应变速率敏感材料,其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述;在本实验条件下平均热变形激活能为225.4 kJ/mol。为了证实其潜在的可加工性,对加工图中的稳定区和失稳区进行标识,并通过微观组织得到验证。综合考虑热加工图和显微组织,得到变形温度500°C、应变速率0.1~1 s-1是复合材料适宜的热变形条件。     

非连续增强铝基复合材料的环境行为

综述了国内外对非连续增强铝基复合材料的环境行为的研究,包括腐蚀形貌和机理、腐蚀电化学、应力腐蚀断裂和氢脆.     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1150 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为.根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征,计算了α+β区域的平均变形激活能为799 kJ/mol,β区域平均变形激活能为105 kJ/mol.并根据动力学模型建立了加工图,分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区,确定了不同区域的变形机制.观察了变形后的显微组织.结果表明:在温度范围为900～980 ℃,应变速率范围为0.001～0.1 s-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶;在温度范围为1000～1100 ℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶.两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃,应变速率为0.1～10 s-1的区域和温度为1080～1130 ℃,应变速率为0.001～0.01 s-1区域.     

Cu-Al2O3复合材料热变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Al2O3复合材料进行等温压缩试验,研究了变形温度600～950℃,应变速率0.001～1 s-1条件下的热变形行为。结果表明,Cu-Al2O3复合材料的流变应力-应变曲线是典型的动态再结晶类型,流变应力随应变量的增加均呈现先增大后减小,之后达到一个稳定的趋势。热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构方程.ε=8.909×105[sinh(0.012486σ)]5.4343.exp[-133.02/(RT)]来表示。根据动态材料模型以及DMM加工图理论,建立了Cu-Al2O3复合材料的热加工图,据此确定Cu-Al2O3复合材料的最佳热变形工艺参数范围为:变形温度850～950℃,应变速率0.01～0.1 s-1。     

新型建筑用铝锰合金的热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机对新型Al-Mn-Er-Zr合金屋面板进行了高温热压缩变形,研究了变形温度350～550℃、应变速率0. 01～10 s~(-1)范围内的热变形行为,建立了热变形本构方程和热加工图。结果表明,建立的热变形本构方程计算得到的峰值应力与实测值基本吻合,峰值应力实测值和计算值的误差在6%以内,可以较好地对Al-Mn-Er-Zr合金的高温流变行为进行预测; Al-Mn-Er-Zr合金在变形温度450～550℃、应变速率为0. 1 s~(-1)时不会发生流变失稳,且功率耗散因子较大,较容易热加工,为适宜的热加工区域。     

低成本Ti-Al-V-Fe-O钛合金热变形行为及热加工图

通过真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金,利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为：变形温度875℃-1100℃、应变速率0.001s_-1-1s_-1,变形量为70%时的热变形行为,建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。研究结果表明：变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824KJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93KJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定两个失稳区,中等变形温度(950℃-1070℃)高应变速率(0.31-0.1s_-1)易发生绝热剪切,结合热加工图确定适合的加工区间：应变速率为0.001-0.01s_-1,变形温度为875℃-925℃。     

中体分SiC_p/A1复合材料的热变形行为和功率耗散图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对30%SiCP/2024A1复合材料在温度为623~773 K、应变速率为0.01~10 s-1变形条件下热变形流变行为进行了研究。由试验得出变形过程中的真应力真应变曲线,建立热变形本构方程和功率耗散图。结果表明,复合材料的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高,说明该复合材料是一个正应变速率敏感的材料。该复合材料热压缩变形时的流变应力行为可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,热变形激活能Q为571.377 kJ/mol。高温高应变速率条件下的功率耗散系数大,该变形区发生了组织转变。     

410不锈钢的热变形行为及热加工图

通过对410不锈钢进行热压缩试验,分析了不同变形温度及变形速率对应力应变曲线的影响,并以此为基础构建了本构方程及热加工图.发现相同应变速率的真应力应变曲线,温度越大,真应力越小.不同应变速率的流变曲线,低应变速率下,应力达到峰值后,将出现下降趋势;而高应变速率下,应力将一直升高,直到达到最大应变量时达到最高.分析热加工...     

Sc掺杂TiB2/6061复合材料热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机对0.2%Sc-2%TiB₂/6061复合材料进行热压缩实验,研究了该材料在变形温度为623～773 K、应变速率为0.001～1 s^-1条件下的热变形行为,基于应力应变曲线,构建了材料的本构方程及热加工图。结果表明：0.2%Sc-2%TiB₂/6061复合材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,材料的热变形激活能为227.751 kJ/mol;在热压缩过程中,失稳区主要出现在高应变速率区域(663～773 K,0.132～1 s^-1)及低温区域(623～655 K,0.001～0.040 s^-1),最优的热加工区域为变形温度703～773 K、应变速率0.017～0.107 s^-1。热变形过程中该材料的软化机制主要为动态回复。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

TiB_2/7055Al原位合成铝基复合材料高温变形行为与热加工性能

采用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩实验,研究变形温度为300～450℃、应变速率为0.01～10s-1时TiB2/7055Al原位合成铝基复合材料的热变形行为。结果表明:热变形过程流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,平均变形激活能为158.3kJ/mol,根据材料动态模型,计算并分析TiB2/7055Al的加工图。利用加工图确定热变形的流变失稳区,获得试验参数范围内的热变形过程最佳工艺参数,其热加工温度范围在430～450℃,应变速率范围为10～3.16s-1和0.032～0.01s-1的两个区域。     

9Ni钢热变形行为及热加工图

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对9Ni钢进行了热压缩变形实验,研究其在应变量为0.8、 变形温度为800～1150℃、 应变速率为0.1～5 s-1下的热变形行为,并对不同热变形条件下实验样品的微观组织进行了系统研究.研究发现,针对不同的变形条件,真应力-真应变曲线中的流变应力随着变形温度的升高以及应变速率...     

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130 ℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080 ℃,应变速率0.0001~0.004 s^-1。     

淬火态7005铝合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟仪上进行热压缩实验,研究在变形温度250-450°C、应变速率0.0005-0.5 s^-1时淬火状态下的7005铝合金的热变形行为。实验结果表明：淬火状态7005合金的流变应力受变形温度和应变速率的双重影响,热变形过程中的流变应力可用Zener-Hollomon参数的指数型方程表示。通过比较本构方程计算出的流变应力和实验测量的流变应力发现预测结果和实验结果有很好的相符性。基于动态材料模型,在真应变为0.1、0.3和0.5处构建了淬火状态下的7005铝合金的热加工图。通过加工图分析及微观组织观察发现合金的最优热加工区域为：270-340°C,0.05-0.5 s^-1,在该区域内变形时合金发生了合理的动态再结晶行为。合金的流变不稳定性与绝热剪切带以及局部流变的产生有关。因此,为获取满意的性能,在热加工时应避开这些不稳定的区域。     

新型高密度DT740合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对新型高密度DT740合金进行轴向热压缩试验,研究该合金在变形温度950～1250℃、应变速率0. 01～1 s~(-1)条件下的热变形行为及组织演变规律,基于双曲正弦本构关系建立其本构方程并依据动态材料模型建立热加工图,分析讨论了不同区域内的高温变形特征,确定该合金最佳的热加工工艺参数。研究结果表明:DT740合金的流变曲线表现出典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加;计算得到该合金的热变形激活能Q为546. 87 k J·mol~(-1);确定了DT740合金最佳的锻造热加工温度范围为1150～1250℃,在此温度范围内合金的热加工性能最佳,可获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,能量耗散率η值约为44%。     

Cu-Ni-Si-P合金热变形行为及热加工图

采用高温等温压缩试验,对Cu?Ni?Si?P合金在应变速率0.01~5?1、变形温度600~800°C条件下的高温变形行为进行了研究,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。根据实验数据与热加工工艺参数构建了该合金的热加工图,利用热加工图对该合金在热变形过程中的热变形工艺参数进行了优化,并利用热加工图分析了该合金的高温组织变化。热变形过程中Cu?Ni?Si?P合金的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的提高而增大,该合金的动态再结晶温度为700°C。该合金热变形过程中的热变形激活能Q为485.6 kJ/mol。通过分析合金在应变为0.3和0.5时的热加工图得出该合金的安全加工区域的温度为750~800°C,应变速率为0.01~0.1 s?1。通过合金热变形过程中高温显微组织的观察,其组织规律很好地符合热加工图所预测的组织规律。