Mg-Zn-Er合金基于Gleeble-1500热压缩模拟的变形行为及其加工图（英文）

利用Gleeble-1500热模拟机研究固溶态Mg-x Zn-y Er合金(x/y=6,x=3.0,4.5,6.0;y=0.50,0.75,1.00)在变形温度为200~450°C、应变速率为0.001~1 s~(-1)下的热压缩变形行为。研究结果表明,在热压缩变形过程中加工硬化和加工软化同时发生,并相互竞争,其中合金加工软化主要由动态再结晶引起。构建了Mg-Zn-Er合金的本构方程,该本构方程能比较精确地预测合金的峰值应力。添加Zn、Er合金化元素致使Mg-3Zn-0.5Er(合金A)具有较高变形激活能。在温度和应变速率的二维平面内建立了合金的热加工图,并提供了合金的最优加工条件(应变量为0.3,Mg-3Zn-0.5Er合金(合金A):380~430°C,0.1 s~(-1);Mg-4.5Zn-0.75Er合金(合金B):380~450°C,0.01~0.1 s~(-1);Mg-6Zn-1Er合金(合金C):390~440°C,0.01~0.1 s-1)。与Mg-3Zn-0.5Er(合金A)和Mg-6Zn-1Er(合金C)相比,Mg-4.5Zn-0.75Er(合金B)表现较优的热加工窗口。     

Mg-8Li-2Al-1Zn合金的热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-8Li-2Al-1Zn合金进行热压缩实验,研究了变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s-1条件下的合金热变形行为,并建立了合金的流变应力本构方程及热加工图。结果表明:Mg-8Li-2Al-1Zn合金的流变曲线均属于动态再结晶型,流变应力随着温度升高(应变速率降低)而减小。显微组织的变化验证了动态回复和动态再结晶的发生。Mg-8Li-2Al-1Zn合金流变应力本构关系可以用双曲正弦函数和Z参数准确的描述,平均应力指数为4.62,平均热激活能为139.35 J/mol。根据建立的加工图,预测合金热变形的最佳工艺参数为:523~573 K,0.1~1 s-1。     

Al-Mg-Si铝合金热变形过程动态再结晶行为研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Al-0.62Mg-0.73Si铝合金进行了热压缩试验,研究了变形温度673~793K、变形速率0.001~1 s~(-1)下材料的动态再结晶行为。采用临界条件动力学模型确定了该材料在不同热变形参数下的临界条件,依据修正的Avrami方程建立了Al-0.62Mg-0.73Si铝合金动态再结晶体积分数模型,同时分析了材料热变形后的组织演变规律。结果表明:材料在热变形过程中,真应力随变形温度的降低而升高,随应变速率的下降而减小;变形温度与应变速率的升高均能促进动态再结晶行为的发生;温度的升高能够有效地促进材料的软化,并提高动态再结晶晶粒的长大速度。     

AZ80镁合金流变应力预测及动态再结晶动力学

采用Gleeble-1500对AZ80镁合金进行热压缩实验,研究其在变形温度为573K~723K、应变速率为0.001s~(-1)~1s~(-1)条件下的高温变形特性及动态再结晶行为。根据真实应力-应变曲线,建立了考虑应变影响的双曲正弦本构模型,模型计算的应力值与实验值相对误差为2.52%。利用未再结晶区的真实应力-应变曲线,建立了AZ80镁合金的动态再结晶动力学模型。     

高强铝合金叠层材料高温复合变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机通过压缩复合变形制备了705/706铝合金叠层材料,研究了705和706两种铝合金在温度为573~773K,应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,并建立了复合变形的应力-应变本构方程和加工图。结果表明,705和706铝合金在压缩复合变形过程中,其流变应力随着变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征,具有正应变速率敏感性。复合变形的平均变形激活能为147.2kJ/mol,与单一的Al-7.0Zn-2.9Mg合金相比更容易发生塑性变形。不同应变量的加工图显示两种合金在高温压缩复合变形时安全区域主要存在于高温、中等应变量和低应变速率的条件下,较合适的加工条件是道次应变量为0.2~0.4,变形温度为723~748K,应变速率为0.1~0.01s~(-1)。     

Al-5.8Cu-0.6Mg-0.6Ag-0.3Nd合金的热变形行为研究

通过热模拟实验研究了Al-5.8Cu-0.6Mg-0.6Ag-0.3Nd合金在变形温度360~520℃和应变速率0.001~10 s~(-1)下的热变形行为。计算了变形激活能,建立了变形本构方程,绘制了变形条件下的热加工图。结果表明,合金最适宜的加工变形条件为变形温度440℃和应变速率0.001s~(-1)。     

Mg-6Sn-3Al-1Zn合金热压缩行为研究

采用Gleeble3500热力模拟机对Mg-6Sn-3Al-1Zn合金在应变速率分别为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,热力模拟机的温度分别为573、623、673和723 K进行了热压缩试验研究。结果表明,Mg-6Sn-3Al-1Zn合金在热变形行为中真应力与压缩温度成反比,但真应力与应变速率成正比。构建了合金的双曲正弦本构模型,揭示了Mg-6Sn-3Al-1Zn合金热加工时的变形机制,以及变形温度、应变速率和流变应力之间的关系。采用峰值应力与应变量分别为0.1、0.3和0.5时的应力,根据动态材料模型理论得到合金的热加工图。结果表明,该合金的最佳加工温度范围和应变速率范围分别为708～723 K和0.001～0.04 s^-1。     

基于Malas准则的7050铝合金3D热加工图研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了7050铝合金变形温度573~723 K、应变速率0.001~1 s~(-1)的等温热压缩试验,并对合金的热变形行为进行了研究。从流动应力曲线可以发现,流动应力随变形温度的增加而降低,且随应变速率的增加而增加,存在明显的高温软化和应变速率强化现象。在流动应力曲线基础上,基于Malas准则建立了7050铝合金的3D热加工图,确定出合适的热加工区域为变形温度700~723 K、应变速率0.001~0.006 s~(-1)。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

汽车用5182铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了5182铝合金在变形温度为573 K～723 K、应变速率为0. 01 s-1～10 s~(-1)、真应变为0～0. 69条件下的高温流变应力行为,建立了5182铝合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:5182铝合金在热变形时,其流变应力呈现出稳态流变特征,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大,但在应变速率ε·≥1 s~(-1)高应变速率下,则出现动态软化现象;可以采用包含Z参数的双曲正弦函数关系来描述5182铝合金高温变形时的流变应力行为;最佳的热变形区域为变形温度400℃～420℃、应变速率0. 01 s~(-1)～0. 1 s~(-1)。     

节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究

采用Gleeble-3800热力模拟试验机在温度为1123~1423 K、应变速率为0.001~10 s~(-1)的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响规律。结果表明,相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s~(-1)增至0.01和0.1 s~(-1)提高了动态再结晶温度范围,而1和10 s~(-1)的较高应变速率不利于动态再结晶。在应变速率为0.001~0.1s~(-1)、变形温度为1253~1323 K时,峰值应力所对应的应变越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Zener-Hollomon参数较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 k J/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s~(-1)、变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。     

建筑用6061+Er铝合金的热变形行为与热加工图北大核心CSCD

为了改善6061+Er铝合金的热加工性,通过扫描电镜、透射电镜和Gleeble-3800热模拟试验机,研究了6061+Er铝合金的微观组织,以及当变形温度为375~500℃、应变速率为0.001~10 s^(-1)时的热变形行为。结果表明,锻态6061+Er铝合金中存在微米级初生Al_(3)Er相和起弥散强化效果的纳米级次生AlEr相。建立了6061+Er铝合金热压缩变形过程中的流变应力本构方程,当应变速率为0.001~10 s^(-1)、变形温度为375~500℃时,流变应力计算值与峰值真应力实测值的误差<10%,验证了流变应力本构方程的准确性和可靠性。6061+Er铝合金适宜的热加工范围为:变形温度为375~400℃、应变速率为0.001~0.01 s^(-1)。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金热变形行为及加工图（英文）

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为820~1060℃及应变速率为0.001~1 s~(-1)参数范围内对Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金进行等温恒应变速率压缩试验。建立了该合金的高温变形本构方程,得到两相区和单相区的表面激活能分别为764.714和126.936k J/mol。基于动态材料模型(DMM)和Prasad失稳准则建立了应变为0.4和0.7时的热加工图。分析加工图发现:Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金在840~1060℃,应变速率为0.001~0.1 s~(-1)之间主要发生动态再结晶(DRX)/球化,此区间变形时耗散率峰值51%分别出现在940℃/0.001 s~(-1)和880℃/1 s~(-1),其变形后微观组织演变机制与热加工图匹配较好,当变形发生在820℃,较高应变速率(≥1 s~(-1))下该合金加工时易发生流变失稳现象。     

均匀化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金热变形行为及加工图（英文）

通过温度在350~500℃,应变速率在0.001~1 s~(-1)的热压缩试验,研究了均匀化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金热变形行为和加工图。采用双曲线模型,建立了本构方程,计算的激活能为260.94 kJ/mol。基于动态材料模型,绘制了应变量为0.6,1.2的均匀化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金的加工图,用于研究材料的热成型性能。应变量为1.2的加工图显示适合合金加工的两个安全区域:一个是变形温度460~500℃,应变速率0.001~1 s~(-1);另一个是变形温度350~500℃,应变速率0.001~0.005 s~(-1)。同时,讨论了相应的微观组织演变,重点关注了该合金中长程堆垛有序相(LPSO)的变形机制。     

Ca对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形行为及热加工性能的影响

利用Gleeble3500热模拟试验机研究了Ca对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在变形温度573～723 K,应变速率0.001～1 s-1的热变形行为及热加工性能的影响。结果表明:Ca增大了合金的流变应力及变形激活能,扩宽了加工安全区及最佳加工区范围,但降低了最大功率耗散因子及动态再结晶程度。结合激光共聚焦显微镜分析了合金热压缩后组织,验证了热加工图的准确性,并制定了合理的热加工工艺,Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的最佳加工区域为:应变速率0.001～0.01 s~(-1),温度623～723 K。根据最佳加工工艺参数获得了表面质量良好,无变形缺陷的等温锻造合金。     

Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr耐热镁合金热变形行为

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为623~773 K、应变速率为0.002~1 s~(-1)、最大变形程度为50%条件下,研究Mg-7Gd-2.5Nd-0.5Zr耐热镁合金的热压缩变形行为。分析合金在不同变形条件下流变应力的变化规律,并观察合金变形过程中显微组织的变化,建立具有双曲正弦关系的流变应力本构方程。结果表明:该合金的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;而且合金在773 K热压缩变形时发生完全动态再结晶,整个组织呈现为均匀细小的等轴晶,有细小颗粒状第二相在动态再结晶的晶界分布;计算出了合金的热变形激活能为235.958 k J/mol;合金适合的热加工温度为723~773 K。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程（英文）

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s~(-1)条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

7050铝合金热压缩变形的流变行为及微观组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对均匀化7050铝合金在573~723℃和0.000 5~1s-1变形条件下进行热压缩试验。通过线性回归分析计算出均匀化7050铝合金的应变硬化指数以及变形激活能,获得了均匀化7050铝合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。并借助扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)显微分析,对不同热变形条件下合金的微观组织演变进行研究。结果表明,均匀化7050铝合金在高温压缩变形过程中有动态回复和动态再结晶现象。随着变形温度升高和应变速率下降,合金位错密度降低,流变应力减小。在热变形过程中,合金的主要软化机制由动态回复逐渐演变为动态再结晶,热变形组织由位错亚结构转变为再结晶组织。     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

ZK60镁合金低挤压比棒材的热压缩变形行为

采用Gleebe-3500热模拟机研究了ZK60镁合金低挤压比棒材(挤压比为15),在变形温度为523~723K、应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的热压缩变形行为。分析了应变速率、变形温度对合金流变应力的影响,引入Zenner-Hollomon参数建立了挤压态ZK60镁合金的流变应力本构方程,通过金相观察分析了热压缩过程中的组织演化。结果表明:挤压态ZK60镁合金热变形时的真应力-真应变曲线具有明显的动态再结晶特征;流变应力随着变形速率的提高和变形温度的降低而升高,同时,动态再结晶的晶粒尺寸和体积分数也随之变小;通过本构方程计算,得出在挤压比为15条件下,变形态ZK60镁合金的变形激活能Q为143.025 k J/mol,应力指数n为3.074。