真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

AZ80镁合金热变形行为

采用圆柱体等温热压缩试验对AZ80镁合金的变形行为进行研究。结果表明,当变形温度为200~350℃,应变速率为0.002~1s-1,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金的流变应力增加;通过线形回归获得了AZ80镁合金高温条件下的流变应力本构方程,发现应变速率敏感指数m随着温度的升高呈上升趋势;同时采用力学方法直接从流变曲线确定了AZ80镁合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Zenner-Hollmon参数的关系式。     

铸态AZ91D镁合金的动态再结晶动力学(英文)

在温度为220~380℃和应变速率为0.001~1s~(-1)的条件下进行等温热压缩,研究铸态AZ91D镁合金的变形行为和动态再结晶行为。讨论变形温度和应变速率对动态再结晶行为的影响。结果表明,动态再结晶晶粒的形核和长大极易在高温和低应变速率的条件下发生。为预测动态再结晶的演变过程,在真实应力—应变曲线数据的基础上,提出AZ91D镁合金的动态再结晶动力学模型。该模型揭示动态再结晶的体积分数随着真实应变的增加而增加,其增长趋势呈典型的"S"曲线。通过对比发现由动力学模型所预测的结果和微观组织观测的数据具有很好的一致性,验证了所建立的AZ91D镁合金动态再结晶动力学模型的准确性。     

AZ91D镁合金热变形行为及加工图研究

采用等温恒速率压缩试验研究了铸态AZ91D镁合金的热变形行为,根据试验结果,基于动态材料模型建立了应变为0.4和0.6时的热加工图。结果表明,AZ91D镁合金的流变应力随着变形温度升高或应变速率降低而减小,流变应力曲线呈现明显的应变软化特征,AZ91D镁合金热加工失稳区随着压缩变形量的增加有扩大的趋势,在高温高应变速率失稳区,导致变形失稳的主要原因是绝热剪切引起的晶界裂纹;在低温高应变速率失稳区,不均匀动态再结晶细晶区形成局部剪切带是引起变形不均匀和流变失稳的主要机制。     

AZ41M镁合金动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机在变形温度300~450℃、应变速率0.005~1 s-1条件下对AZ41M镁合金进行热模拟压缩试验。用计算加工硬化率的方法处理试验数据,再结合lnθ-ε曲线的拐点及–?(lnθ)/?ε-ε曲线最小值判据,建立合金热变形过程中的动态再结晶临界应变模型。根据热压缩实验数据,分析温度和应变速率等工艺参数对合金动态再结晶的影响。结果表明:在该实验条件下,AZ41M镁合金的lnθ-ε曲线均具有拐点特征,对应的-?(lnθ)/?ε-ε曲线均出现最小值,该最小值所对应的应变即为临界应变εc,得到合金临界应变预测模型;临界应变随变形温度的降低和应变速率的增加而增大,且峰值应变εp和临界应变εc的比值满足εp/εc=1.97。     

加工硬化率法研究Ti-10V-2Al-3Fe合金β区变形动态再结晶的临界条件

采用Thermecmaster-Z型热/力模拟试验机在变形温度为825～1125℃,应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下对Ti-10V-2Al-3Fe合金进行热模拟压缩实验,分析了热变形参数对其流变行为的影响,并通过加工硬化率方法研究了该合金的动态再结晶临界条件。结果表明:合金的流变应力随变形温度的降低或应变速率的提高而增大;通过lnθ～ε曲线出现拐点及dlnθ/dε～ε曲线出现最小值判据,确定了该合金的动态再结晶临界应变;动态再结晶临界应变随应变速率的增大及变形温度的降低而增加;Z参数方程能较好地反映合金动态再结晶临界应变与热变形条件间的关系,动态再结晶临界应变与Z参数间的关系可表示为ε_c=2.6735×10~(-2)Z~(0.0817);临界应变与峰值应变之间存在线性关系,即ε_c=0.508ε_p。     

Hot Deformation Behavior and Microstructure of AZ31-1Sm Alloy Compression at Elevated Temperatures

在单向压缩热模拟试验机上对AZ31-1Sm合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的热变形行为和微观组织进行研究。结果表明:AZ31-1Sm镁合金在热压缩变形时,流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;该合金的热压缩流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,在本实验条件下,AZ31-1Sm镁合金热热变形激活能Q为160.8 k J/mol。AZ31-1Sm易发生动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶趋势明显,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加和应变速率的降低而增大。     

AZ31-1Sm镁合金高温压缩热变形行为和微观组织研究(英文)

在单向压缩热模拟试验机上对AZ31-1Sm合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的热变形行为和微观组织进行研究。结果表明:AZ31-1Sm镁合金在热压缩变形时,流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;该合金的热压缩流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,在本实验条件下,AZ31-1Sm镁合金热热变形激活能Q为160.8 k J/mol。AZ31-1Sm易发生动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶趋势明显,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加和应变速率的降低而增大。     

AZ80镁合金热变形行为研究

采用圆柱体等温热压缩试验对AZ80镁合金的热变形行为进行研究.结果表明,当变形温度为200～350℃、应变速率为2×10-3～1 s-3时,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金的流变应力增加;通过线性回归获得了AZ80镁合金高温条件下的流变应力本构方程,发现应变速率敏感指数m随着温度的升高呈上升趋势;同时采用力学方法直接从流变曲线确定了AZ80镁合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式.     

AZ91镁合金的热变形特征及组织演变

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250~400℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下流变应力及组织演变规律。结果表明:合金的热变形过程均表现出明显的动态再结晶特征,其流变应力及组织均受变形温度和应变速率的因素影响显著;流变应力随变形温度的升高、应变速率的减小而降低,而再结晶晶粒尺寸则随之增大,且再结晶程度进行越为充分,其再结晶晶粒大小基本随Z参数自然对数值的增大而呈指数递减规律。     

30%SiCp/2024Al复合材料动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对30%SiCp/Al复合材料进行热模拟试验,其变形温度为623~773K、应变速率为0.01~10s-1。采用加工硬化率法对应力-应变数据进行处理,结合lnθ-ε曲线的拐点和(-(lnθ)/ε)-ε)曲线最小值的判据,研究了该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明,30%SiCp/2024Al复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力(σp)随变形温度降低或应变速率升高而增加;该材料的lnθ-ε曲线出现拐点,(-(lnθ)/ε)-ε)曲线出现最小值;临界应变(εc)随变形温度升高与应变速率降低而减小,且临界应变与峰值应变(εp)之间具有相关性,即εc=0.563εp;临界应变与Zener-Hollomon参数(Z)之间的函数关系为εc=7.96×10-3Z0.038。     

TiAl基合金动态再结晶临界模型建立

依据粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热模拟压缩实验结果,研究了变形温度为950～1150 ℃、应变速率为0.001～0.1 s(-1)条件下材料的流变力学行为。采用Poliak和Jonas所提出的临界条件动力学理论,确定了该合金的动态再结晶临界应变(ε_c)和临界应力(σ_c),揭示了变形温度与应变速率对ε_c和σ_c的影响规律。结果表明,温度补偿应变速率因子Z与ε_c、σ_c、ε_p(峰值应变)和σ_p(峰值应力)间的关系可以采用指数函数形式表征。建立了该合金动态再结晶临界发生模型:ε_c=1.2×10~(-3)Z~(0.147),动态再结晶临界应变与流变应力曲线峰值应变的比值约为 0.73。根据对模型的分析表明,临界应变与 Z 参数之间呈现正相关性,即随着 Z 参数的减小(变形温度升高或应变速率降低),材料发生动态再结晶的临界应变减小,说明变形温度的升高与应变速率的下降能够促进动态再结晶行为的发生。通过对热变形后微观组织的观察,验证了所建立动态再结晶临界模型的可靠性。     

基于新加工硬化率方法的AZ80镁合金动态再结晶临界条件

在变形温度为260～410℃、应变速率为0.001～10 s~(-1)条件下,对AZ80镁合金进行热拉伸实验,测试AZ80镁合金的真应力-真应变曲线;依据Arrhenius本构方程形式,确定AZ80镁合金热变形过程的本构关系模型;提出一种新的加工硬化率方法,当加工硬化率函数对应变(ε)求一阶导数后的函数取最小值时所对应的应变值,即为临界应变(εc)。采用新的加工硬化率方法,确定AZ80镁合金在不同变形条件下动态再结晶的临界应变和临界应力;研究热变形工艺参数对临界应变和临界应力的影响规律;确定AZ80镁合金热变形过程中的临界应变、临界应力、稳定应变与Z参数的关系模型。模型计算结果与Sellars模型结果相吻合。     

Al18B4O33w/AZ91D复合材料高温变形力学本构方程研究

利用Gleeble-1500D对硼酸铝晶须增强镁合金AZ91D复合材料（Al18B4O33w／AZ91D）在温度为300℃－400℃、应变速率为0.001s^-1—0.1s^-1、最大应变量为0.5的条件下进行高温压缩实验研究,根据真应力-应变曲线,计算出复合材料的Arrhenius型双皓正弦本构方程及应变速率敏感指数m、变形激活能Q。研究表明,晶须的偏转与折断使复合材料应变软化较合金明显,进入稳态变形后流变应力持续下降;峰值应力与变形温度、应变速率之间的关系在低应力区、高应力区分别符合指数关系、幂指数关系,而在全应力区符合双曲正弦关系;晶须的加入使复合材料的m、Q值均高于基体镁合金。     

AZ41M镁合金热变形行为及本构方程

在变形温度300~450℃,应变速率0.005~1 s-1条件下,采用Gleeble-1500D热/力模拟试验机对AZ41M镁合金进行热压缩实验;结合微观组织,分析了变形温度、应变速率等对流变应力的影响;基于双曲正弦关系建立了流变应力本构方程,并对本构方程进行验证。结果表明,该镁合金为温度及应变速率敏感型材料,且其流变曲线具有明显的动态再结晶特征;压缩过程中AZ41M镁合金峰值应力随变形温度升高而减小,随应变速率升高而增大;实验条件下,由所建立的本构方程计算出的峰值应力与实验值基本吻合,绝对值最大平均相对误差仅为2.666%。     

AZ31B镁合金铸轧板温热拉伸流变行为研究

由于短流程、低能耗的铸轧镁合金板材生产技术的突破,镁合金铸轧产品深加工必将成为镁合金材料应用的一个新的重要趋势。为研究AZ31铸轧镁合金板材的成形性能,通过温热力学拉伸试验得到了在应变速率为0.001~1.000s-1,变形温度为473~623K条件下的力学性能。研究发现,铸轧镁合金在变形温度为573~623K高温区,低应变速率时流变应力呈幂指数关系;而在变形温度低于573K,高应变速率时流变应力呈指数关系。微观组织分析发现,变形过程中发生动态再结晶,且晶粒尺寸随变形温度的升高而减小。     

基于Al-Cu-Li合金流变行为的动态再结晶动力学与形核机制

对Al-Cu-Li合金进行温度300~500℃、应变速率0.001~10s~(-1)的等温热压缩,分析合金的流变行为:结合TEM和EBSD研究合金热变形过程中的组织演变。结果表明:合金流变曲线分为3个阶段:加工硬化阶段、过渡阶段和稳态变形阶段;变形温度越高,流变应力达到动态平衡所需应变量越小。基于应变硬化率(θ)与流变应力(σ)之间的关系,确定动态再结晶的临界应变(ε_c);不同热变形条件下的临界应变(ε_c)与峰值应变(ε_p)之比为0.30342~0.92828;临界应力(σ_c)与峰值应变(σ_p)之比为0.88492~0.99782。引入最大软化率应变(ε~*)和中间变量Z/A,建立ε_c和ε~*与Z/A的关系表达式。构建Al-Cu-Li合金动态再结晶动力学模型,模型表明,温度越高或应变速率越低,越有利于促进动态再结晶分数的增加;显微组织分析结果与模型预测规律一致。Al-Cu-Li合金动态再结晶形核机制主要为晶界突出形核机制、亚晶合并长大机制以及粒子促进形核机制,随温度升高和应变速率的降低,晶内亚晶合并长大机制得到加强。     

AZ91镁合金的热加工图研究

使用Gleeble-1500型热模拟试验机对经420℃×12 h固溶处理的AZ91镁合金进行了单向热模拟压缩试验,建立并分析了变形温度为200~425℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的热加工图。结果表明,AZ91镁合金适合于在低应变速率、高变形温度条件下进行加工。变形温度的升高和应变速率的降低有利于动态再结晶的形核。适合于AZ91镁合金的热加工工艺参数为温度573~675K,应变速率0.01~0.1 s~(-1),可为制定AZ91镁合金的热加工工艺提供理论依据。     

AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件研究

为确定AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件或临界应变，通过在变形温度范围473～623K、应变速率范围0．001-1 s^-1条件下进行等温压缩试验，利用所得数据并采用单参数方法，建立起AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件，即临界应变（εc）与变形条件（引入温度补偿应变速率因子即Zener-Hollomon参数）的定量关系，并对不同应变下合金微观组织的演变规律进行了研究。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。