非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机对非真空熔铸Cu-0.94Cr-0.34Zr合金进行高温热压缩变形,研究在变形温度为500～800℃、应变速率为0.01 ～1 s-1工作条件下该合金的流变应力行为,建立合金热变形流变应力本构方程及加工图.结果表明:流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系式描述Cu-0.94Cr-0.34Zr合金的热变形行为,建立本构方程,算出其激活能为418.35 kJ/mol.依据动态材料模型,建立热加工图,确定热变形失稳区和安全热加工区域,合金最佳热加工条件为:变形温度775℃,应变速率0.01s-1.     

非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为及动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500热模拟实验机对Cu-0.90Cr-0.18Zr合金在变形温度为500~800℃、应变速率为0.01~1 s-1变形条件下进行热压缩变形实验,研究该合金的流变应力、本构方程及动态再结晶临界条件。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加,计算出该合金的热变形激活能为584.87 kJ/mol并构建本构方程;利用合金的lnθ-ε曲线出现拐点及-(lnθ)ε-ε曲线出现最小值来研究动态再结晶临界应变。     

TB6合金热压缩流变应力行为

在变形温度700～860 ℃、应变速率0.001～1 s-1下,对TB6合金进行热压缩变形,以研究TB6合金的热压缩流变应力行为.研究温度、变形量、应变速率等因素对TB6热变形流变应力的影响,建立了TB6合金热变形流变应力的本构模型方程.结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳;应力峰值随着应变速率的增大而增大,随着温度的升高而呈减小趋势.     

Incoloy901合金的热加工图与热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟机研究Incoloy901高温合金在变形温度950～1150℃,应变速率0.005～1 s^-1,真应变0.6下的热变形行为。结果表明:变形温度大于1000℃,应变速率大于0.01 s^-1时,Incoloy901合金真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征。根据应力-应变曲线构建Incoloy901合金的本构方程与热加工图,得出形变激活能Q=439.401 k J/mol,最佳热加工工艺为:变形温度1050～1150℃,应变速率0.005～0.1 s^-1,在此工艺范围内合金的高温变形功率耗散系数η较高,可达37%,能获得较好的动态再结晶组织。     

A286 合金的热变形行为

采用热压缩试验对A286合金变形温度为950-1150 ℃,应变速率为0.1-10 s-1的流变应力、组织进行了研究。结果表明,随温度和应变速率的增加,再结晶分数增加。采用双曲正弦函数描述了峰值应力与Zener-hollomon 参数的关系,测试范围内,峰值应力条件下的再结晶激活能为464 kJ/mol,峰值应力方程为,峰值应力计算值和试验值吻合较好。     

新型Al-Mg-Si-RE合金的热变形行为

设计制备了4种不同Mg/Si比并添加稀土元素Ce、Er、Zr和B的新型Al-Mg-Si合金,并研究了其显微组织与导电率及抗拉强度。然后以一种优化成分的Al-Mg-Si-RE合金为研究对象,通过 Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验,研究了变形温度为300~450 ℃,应变速率为0.001~1 s^-1时该新型合金的热变形行为。通过试验数据构建该合金的本构方程和热加工图,通过光学显微镜研究显微组织的演变。结果表明,当Mg/Si比为1.4时,该合金具有优异的性能,该合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。计算得到该合金的热变形激活能为176.188 kJ/mol,所得本构方程对该合金的流变行为具有指导作用。由热加工图可知,该合金适宜在变形温度为300~320 ℃,应变速率为0.001~0.015 s^-1或变形温度为430~450 ℃,应变速率为0.001 s^-1或1 s^-1附近的条件下进行热加工。     

Zr含量对Cu-Ni-Si-Co-Zr合金热变形行为的影响

利用Gleeble-1500数控动态力学模拟试验机对Cu-Ni-Si-Co-Zr合金进行了热压缩试验,研究了合金在应变速率为0.01～10 s^-1,变形温度为600～900℃,总压缩应变量为50%条件下的热变形行为,并研究了Zr含量对Cu-Ni-Si-Co-Zr合金热变形行为的影响。建立了Cu-1.52Ni-0.65Si-1.02Co-0.036Zr、Cu-1.55Ni-0.50Si-1.30Co-0.084Zr和Cu-1.56Ni-0.62Si-1.06Co-0.19Zr三种合金的本构方程。结果表明：合金的峰值应力随应变速率的增加和变形温度的降低而升高,并且Zr含量的增加能够提高合金的流变应力;基于Arrhenius双曲正弦本构关系得到了合金的峰值流变应力本构方程,计算结果表明Zr含量的增加能够提高合金的热激活能;对合金的微观组织进行观察与分析表明Zr含量的增加延缓了Cu-Ni-Si-Co-Zr合金的动态再结晶过程,使其在更高温度下发生。     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为及动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~850℃的高温变形过程中的流变应力行为进行了研究。利用光学显微镜分析了合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大。升高变形温度以及降低应变速率,均有利于Cu-Cr-Zr合金的动态再结晶发生。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为392.5 kJ/mol,同时利用逐步回归的方法建立了该合金的流变应力方程。     

不同Cr含量Cu-Cr-Zr合金的热拉伸变形行为

采用Gleeble-3810热模拟试验机进行高温热拉伸试验,研究了不同Cr含量的Cu-Cr-Zr合金在变形温度350~500 ℃,应变速率0.01~1 s^-1范围内的流变行为。发现随着应变速率和Cr含量的升高以及变形温度的降低,Cu-Cr-Zr合金的流变应力呈现上升规律。对断口组织的分析发现,应变速率、变形温度以及Cr含量通过影响热拉伸过程中韧窝等结构的生成及形态变化改变材料的性能。Cr含量的增加引发了固溶强化和时效析出强化,提升了材料的热拉伸峰值应力。利用热拉伸数据建立了改进的Johnson-Cook本构模型,模型计算结果与试验数据吻合程度较高。     

Cu-Cr-Zr系合金非真空熔炼过程的热力学分析

对Cu-Cr-Zr系合金非真空熔炼过程进行热力学分析,分别计算Cu、Cr和Zr等合金组元与炉气、坩埚、炉衬和炉渣反应的吉布斯自由能变化,分析合金熔炼过程中相关反应的可能性,并对部分分析结果进行实验验证。结果表明,在熔炼温度下,炉气中微量氧气和氮气都能与合金组元中的铬和锆发生化学反应而使其烧损;金属氧化物ZrO2和MgO等对于铬和锆具有良好的化学稳定性,可以作为熔炼Cu-Cr-Zr系合金的坩埚和炉衬材料。     

Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为

为研究Cu-Cr-Zr合金的高温热变形行为,建立Cu-Cr-Zr合金的高温本构模型,采用Gleeble-1500D热模拟实验机对该合金进行不同变形条件下的热压缩实验。实验参数为:变形量60%、应变速率0. 1~5 s-1、变形温度650~900℃。实验结果表明:变形初始阶段加工硬化大于动态软化作用,使得应力值迅速增大至峰值,之后动态软化大于加工硬化作用,使得应力值降低至一定程度再趋于平稳。通过对Cu-Cr-Zr合金应力-应变曲线的变化规律进行分析可得,低应变速率和高变形温度都会促进合金动态再结晶的程度。利用计算软件对实验数据进行计算和整理,将由线性拟合所得数值代入Arrhenius本构模型,可得Cu-Cr-Zr合金的本构模型。     

GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件

为了研究GH1016合金的高温热变形行为,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行变形温度在1000～1150℃范围内,应变速率为0. 1～10 s-1,总压缩变形量为60%的热压缩试验,通过获得的真应力-真应变曲线研究了其变形行为。研究结果表明:真应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加。在一定的变形温度下,随着应变速率的增加,峰值应力和峰值应变均增加;在一定的应变速率下,随变形温度的升高,峰值应力和峰值应变减小。根据真应力-真应变曲线中的峰值应变和峰值应力数据,利用数据拟合的方法分别求得了GH1016合金的热变形本构方程和临界变形条件方程。在本实验条件下,GH1016合金发生动态再结晶的热激活能为456. 55 k J·mol-1。     

Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳行为

通过室温低周疲劳(LCF)试验研究了Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能和循环变形行为,利用电子背散射衍射、透射电镜和扫描电镜分别分析了合金循环变形前后的微观结构和疲劳断口。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的循环周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式表示。Cu-Cr-Zr合金在高外加总应变幅(Δε_t/2=0.6%)的疲劳变形后期会出现循环硬化现象,循环变形组织为位错墙、位错团簇、亚结构胞状组织的混合结构,并且观察到了孪晶的形成。此外,所选材料在外加总应变幅为0.4%时的疲劳断口呈现多疲劳源特征,疲劳裂纹扩展区中观察到了大量的撕裂棱、韧窝、以及犁沟。     

液固两相介质流中Cu-Cr-Zr合金的冲蚀磨损行为

利用MCF-30冲蚀磨损实验机,对固溶态及随后经过不同形变热处理的Cu-Cr-Zr合金进行液固两相流冲蚀磨损实验,并运用扫描电镜对其微观形貌进行观察与分析。结果表明：在两种不同介质冲蚀磨损实验中,固溶态合金冲蚀磨损质量损失最大,且随形变时效后加工变形程度的增大,冲蚀磨损质量损失呈先逐渐下降然后上升的变化趋势;添加少量石英砂（10 g/L）后,合金冲蚀磨损质量损失约增加19%-35%;铜合金线材二次加工变形率在50%-80%之间时,具有良好的抗冲蚀磨损性能。     

铸态与锻态GH4738合金的热变形行为

通过MTS热模拟试验机对铸态与锻态GH4738合金在变形温度1000~1150 ℃及应变速率0.01~1 s^-1的条件下进行压缩试验,其中压下量为10%、30%、50%。结果显示,两种状态的合金应力-应变曲线均具有典型的动态再结晶特征,存在加工硬化、流变软化和稳态流变3个阶段。由应力-应变曲线得出GH4738合金铸态及锻态热变形激活能分别为Q=575.89 kJ/mol及Q=588.04 kJ/mol。并利用EBSD分析发现,在相同的热变形参数下,锻态GH4738合金组织的动态再结晶要比铸态组织发生得更早、更显著。     

7039铝合金高温的热变形行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500材料热模拟实验机上对7039铝合金进行高温等温压缩实验,研究了该合金在变形温度为300-500℃,应变速率为0.01-10/s条件下的流变变形行为.结果表明:变形温度和应变速率对合金流变应力的大小有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随心变速率的增加而升高;在应变速率(ω)<10/s条件下合金表现出动态回复特征,而应变速率(ω)=10/s时,合金发生了局部动态再结晶.7039铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.从流变应力、应变速率和变彤温度的相关性,得出了该合金高温变形时的四个材料常数.     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象，在变形温度920，950，980，1010 ℃及应变速率0.01，0.1，1，10 s-1的条件下进行热变形试验，研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征，流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的提高而增大；高温变形后扩散连接界面消失，随变形温度的增加，等轴α相的体积分数减少，同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现，且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低；当变形温度达到1010 ℃时，出现马氏体α′相；以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础，建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图，确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃，变形速率为0.01~0.1 s-1。