ZE42镁合金板材拉伸变形行为和热加工图

采用带有加热装置的MTS810液压伺服拉伸试验机,研究了ZE42镁合金板材的高温拉伸变形行为,应变速率的取值为0.000 3～0.17s~(-1),变形温度为300～450℃,采用Z参数和材料动态模型(DMM)建立了本构方程和热加工图。结果表明,ZE42镁合金板材热拉伸变形的平均激活能值为161kJ/mol,避开加工失稳区,ZE42镁合金板材热拉伸的稳态流变温度区间和应变速率区间分别为380～440℃和0.000 3～0.01s~(-1)。     

欠时效态7075铝合金热变形行为及热加工图

采用Gleebe-3500型热模拟试验机对7075铝合金进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了该合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下的热变形行为,并据此建立了热加工图。结果表明:流变真应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小;经250℃、16 h欠时效处理的样品,其峰值应力要显著大于未经时效的样品;真应变为0.3和0.7的热加工图在250~350℃的温度区间、0.01~1 s~(-1)的应变速率区间均出现流变失稳;16 h欠时效态7075铝合金的最佳热变形参数为:变形温度400~450℃、应变速率0.01~0.001 s~(-1)。     

基于热加工图的6061铝合金热压缩变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对6061铝合金进行等温热压缩试验,研究变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1、压缩量为60%条件下合金的热变形特性,分析其高温流变应力行为,依据动态材料模型建立热加工图并结合热变形组织分析6061铝合金的热变形机制。结果表明,6061铝合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而下降,其高温软化机制以动态回复为主;合金在高应变速率下普遍存在流变失稳,最佳热加工区间变形温度为430~450℃,应变速率为0.01~0.05 s~(-1),该工艺范围内合金出现了部分动态再结晶组织。     

生物可降解医用WE43合金流变行为及热加工图

采用Gleeble1500D热模拟试验机,在变形温度为350~500℃,应变速率为0.001~1s~(-1),最终应变量为60%的条件下,对可降解生物医用镁合金WE43的流变行为进行研究,并建立该合金的热加工图。结果表明:该合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而降低;同时,利用双曲正弦模型获得该镁合金的热激活能及其应力指数,并建立该合金的流变应力本构关系。在热加工图中,功率耗散因子η随着应变速率的减小和变形温度的增加而先增后减。并得到该合金的最佳加工区间为温度400~450℃,应变速率为0.003~0.02s~(-1)。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。     

预孪晶AQ80镁合金热压缩本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机,对预孪晶AQ80镁合金在变形温度为250~400℃、应变速率为1×10~(-3)~5 s~(-1)条件下进行热压缩实验。预孪晶AQ80镁合金本构方程的建立通过Arrhenius双曲正弦函数推导而来。基于动态材料模型,建立在应变量为0.1、0.3和0.5下的热加工图。结果表明:预孪晶AQ80镁合金的流变应力随着变形温度升高和应变速率下降而减小,热加工图中耗散峰值(η=48%)区出现在低温低应变速率范围(250~280℃,1×10~(-3) s~(-1))。结合热加工图和其对应区域的金相组织进行分析得出:应变量为0.5的失稳区在温度为250~400℃、应变速率为0.1~5 s~(-1)范围内;然而,加工安全区在温度为300~400℃、应变速率在1×10~(-3)~1×10~(-2) s~(-1)范围内,组织特征表现为动态再结晶。     

AZ31镁合金热加工工艺参数范围的确定

采用Gleeble1500D热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度200~500℃、应变速率0.005~5s~(-1)下进行了压缩试验,研究了其热变形行为,得出相应的应力-应变关系。根据合金动态模型,通过应力-应变关系计算的相应参数构建了AZ31镁合金热加工图。通过能量耗散因子的分析和各加工区的典型组织的观察,得到了适宜的工艺参数范围。结果表明:AZ31镁合金适宜的热加工工艺参数范围为:变形温度350~450℃,应变速率0.005~0.1 s~(-1)和1.6~5 s~(-1),在此范围加工的镁合金可以避免开裂、过烧等缺陷。     

Al-7.0Zn-2.9Mg合金高温变形行为和加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为400℃~500℃,应变速率为0.01 s~(-1)~10 s~(-1)条件下对Al-7.0Zn-2.9Mg合金进行热压缩试验,研究该合金的热变形行为及热加工特征,建立了应力-应变本构方程和加工图。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金在热压缩变形过程中,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金流变应力逐渐增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征;合金在试验条件下的平均变形激活能为157.8 k J/mol。真应变为0.5的加工图表明,该合金在400℃~500℃高温变形时安全区域主要存在于低应变速率的条件下,较合适的加工温度为450℃~475℃,应变速率为0.1 s~(-1)~0.01 s~(-1)。     

Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究Mg-5Sn-2.5Pb镁合金在变形温度250~450℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并基于动态材料模型(DMM)建立了Mg-5Sn-2.5Pb镁合金在应变为0.6时的热加工图。结果表明,Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的高温流变应力对应变速率和温度的变化敏感,随变形温度的降低和应变速率的增大而增大;Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的最佳加工区域:变形温度为375~450℃、应变速率为0.01~0.3 s~(-1)。在此区域Mg-5Sn-2.5Pb镁合金的显微组织为动态再结晶组织。     

应变速率和变形温度对纯铜应变硬化和软化行为的影响（英文）

通过热压缩实验研究变形温度和应变速率对纯铜热变形行为的影响,确定了应变硬化率、动态再结晶临界应力、饱和应力、动态回复体积分数和动态再结晶体积分数的表达式。结合热加工图,得到纯铜的失稳区域主要位于400~450℃、0.001~0.05 s~(-1)和450~750℃、0.05~1 s~(-1)区间,稳态区域的变形机制主要为动态再结晶。对流变应力进行预测,预测结果与实验结果吻合较好。     

AZ80和AZ80-Ca-Ce镁合金热变形组织演变及其加工图建立

采用Gleeble 3800数控式热-力物理模拟试验机对AZ80和AZ80-Ca-Ce两种镁合金开展了热压缩研究,在压缩变形温度300℃～500℃、应变速率0.000 5 s~(-1)～0.5 s~(-1)范围内研究热变形过程中两种镁合金流变行为及微观组织演变规律,建立了热加工图。结果表明:Ca和Ce联合微合金化使AZ80镁合金的热变形激活能从142 kJ/mol提高到172 kJ/mol。通过建立两种镁合金热加工图及组织观察可知,Ca、Ce联合微合金化使AZ80镁合金的高温高应变速率变形区由失稳区转变为安全区,确定AZ80-Ca-Ce镁合金最佳的热塑性加工区间为应变速率0.01 s~(-1)～0.000 3 s~(-1)、温度340℃～425℃。通过对不同热加工条件下的微观组织变形和演变机制分析表明,在变形失稳区,两种镁合金的软化机制均以动态回复为主;在变形安全区,Ca和Ce联合微合金化使AZ80镁合金的组织演变和软化机制向动态再结晶转变。     

25Cr3Mo3NiNbZr热变形行为研究

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对25Cr3Mo3NiNbZr进行热压缩试验,研究其在温度800～1250℃和应变速率为0. 01 s~(-1)～20 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。根据材料动态模型,计算并分析了合金的热加工图,利用热加工图确定了热变形的流变失稳区,合金在热加工温度为1050～1150℃,应变速率为0. 01 s~(-1)时可加工性最优。     

Ti对近共晶铝镁硅合金热变行为的影响

采用Gleebe-3500热模拟试验机在变形温度350℃~500℃,应变速率0.01s~(-1)、0.1s~(-1)、1s~(-1)和5s~(-1),最大变形量60%的条件下对近共晶Al-Mg-Si、Al-Mg-Si-Ti合金进行等温热压缩模拟研究。建立了两种近共晶合金的高温流变本构方程和热加工图,并结合EBSD微观组织分析了Ti对近共晶Al-Mg-Si合金高温流变行为的影响。研究结果表明,可用含Arrhenius项的Z参数描述两种合金高温变形时的流变行为;并基于热加工图得出Al-Mg-Si合金优化的工艺参数为变形温度475℃~500℃,变形速率0.01s-1,Al-Mg-Si-Ti合金优化的工艺参数为变形温度450℃~475℃,变形速率0.1s~(-1);同时发现含Ti第二相颗粒会在高温塑性变形过程中阻碍位错运动,抑制动态再结晶软化,提高合金高温流变应力和形变激活能。     

喷射成形高强Al-Zn-Mg-Cu合金的高应变速率塑性变形行为

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对挤压态喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金进行高应变速率下的热压缩试验,系统研究了材料在变形温度350～450℃,高应变速率1～20s~(-1)条件下的高温塑性变形行为。考虑绝热温升因素影响,采用外推法修正材料的流变应力曲线,以此构建材料本构模型;基于动态材料模型(dynamic materials model,DMM)构建材料的热加工图,并确定不同变形条件区域内的微观组织特征。结果表明:该合金流变应力曲线呈现典型的动态回复特征;随着应变速率的升高绝热温升现象愈发明显;材料热加工图和不同变形区域组织特征表明,该合金存在3个危险加工区间分别为350～420℃、1～3 s~(-1),350～390℃、7～20 s~(-1)和425～450℃、2～20 s~(-1),应避免在危险区间加工,防止出现失稳和开裂现象。存在2个安全加工区间350～370℃、4～7 s~(-1)和395～425℃、14～20 s~(-1),应优先选择在该热加工窗口区域进行热加工。     

新型Ni-Cr-Co-Mo合金热压缩变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了Ni-Cr-Co-Mo合金在变形温度950~1080℃、应变速率0.01~10 s~(-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了合金热加工图。结果表明:合金在试验条件下具有正应变速率敏感性。合金的平均热变形激活能为566.758 kJ/mol。当应变为0.4时,合金的流变失稳区域较大,说明该合金在大应变时加工难度很大。在变形温度为1000℃时,随着应变速率降低,动态再结晶更加充分。合金最佳工艺参数为变形温度1000~1050℃、应变速率0.01~0.1 s~(-1)。     

燃料包壳用FeCrAl合金变形行为与热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了燃料包壳用FeCrAl合金在形变温度为800～1000℃、应变速率为0.001～1s~(-1)工艺条件下的热变形行为,采用Arrhenius双曲线正弦函数模型建立了FeCrAl高温变形本构方程,结合动态材料模型绘制了FeCrAl在应变量为0.05～0.8的热加工图。结果显示,FeCrAl流变应力随着变形温度的升高而降低、随着应变速率的升高而增大,变形温度与应变速率均会影响其组织演化。根据热加工图,FeCrAl流变失稳区随着应变量的增加先扩展后趋于稳定,其最佳热加工工艺参数确定为:应变量ε=0.1时,应变速率e0.008 s~(-1)、变形温度为880～1000℃;应变量ε≥0.3时,应变速率e0.027 s~(-1)、变形温度950℃。     

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。     

超大型环形件用2219铝合金的热变形本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机,分析了2219铝合金在变形温度为330～450℃,应变速率为10~(-2)～10 s~(-1),统一压缩变形量为60%的条件下的热变形行为,研究了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了超大型环形件用2219铝合金热变形时的本构方程和热加工图。结果表明:2219铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;基于应变-应变速率补偿模型建立的本构方程可以更好地预测其流变行为,实验值与预测值的相对误差的标准偏差为6. 7%,最大相对误差绝对值为18. 7%;确定了热加工最佳工艺参数区间:应变速率为10~(-2)～1. 2×10~(-2)s~(-1),变形温度为400～430℃。     

基于热加工图的机床用双相不锈钢的热加工行为研究

采用Gleeble3800热模拟机对2205双相不锈钢进行高温热压缩变形实验,分析该材料在变形温度为950~1 100℃、应变速率为0.1~50.0 s~(-1),工程变形量为66.6%不变的条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了2205双相不锈钢的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区。得到2205双相不锈钢热变形激活能Qdef=405.8 k J/mol,结合热加工图确定了最佳的热加工区间为变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1.0 s~(-1)。为2205双相不锈钢的热加工工艺提供依据。     

喷射成形7055铝合金的热加工图

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对喷射成形7055铝合金进行了等轴压缩试验,基于动态材料模型DMM绘制了合金的热加工图,确定了7055铝合金一定应变下的"安全区"和"非安全区"。结果表明:在试验条件下,应变量为0.3和0.6的热加工图变化不显著,流变失稳区所对应的功率耗散效率迅速下降。当应变量为0.6时,适宜的加工参数为395~450℃和0.006~0.082 s~(-1),此时变形组织中发生动态再结晶;不宜进行加工的区间为350~450℃和0.22~5 s~(-1),该区间下变形组织易产生绝热剪切带,应当规避。