GH4738合金均匀化过程组织演变及热变形行为北大核心CSCD

采用OM、SEM及EDS研究了均匀化处理对铸态GH4738合金的晶粒尺寸、偏析程度、组织及热变形行为的影响,分析了经热压缩变形实验后合金的偏析程度、晶粒尺寸,以及再结晶程度,并绘制应力应变曲线,考察合金的变形抗力。结果表明,均匀化处理过程中,样品晶粒直径增大,偏析程度减小。部分均匀化处理后的样品,再结晶程度较高,变形抗力较小。建议采取部分均匀化处理的方式,保留少量的枝晶组织在样品中,这样既可节约能源,又可提高开坯的再结晶率。     

GH4738合金均匀化过程组织演变及热变形行为

采用OM、SEM及EDS研究了均匀化处理对铸态GH4738合金的晶粒尺寸、偏析程度、组织及热变形行为的影响,分析了经热压缩变形实验后合金的偏析程度、晶粒尺寸,以及再结晶程度,并绘制应力应变曲线,考察合金的变形抗力。结果表明,均匀化处理过程中,样品晶粒直径增大,偏析程度减小。部分均匀化处理后的样品,再结晶程度较高,变形抗力较小。建议采取部分均匀化处理的方式,保留少量的枝晶组织在样品中,这样既可节约能源,又可提高开坯的再结晶率。     

GH4698镍基合金均匀化组织及变形抗力研究

借助光学显微镜、扫描电子显微镜、EDS以及热压缩试验机,研究不同均匀化工艺下铸态GH4698镍基高温合金的变形抗力及其机理。结果表明,均匀化程度、晶粒尺寸、偏析程度以及再结晶程度对合金变形抗力具有一定的影响。综合考虑合金的开坯再结晶率、节能、降低变形抗力等需求,结合各项影响因素,最后确定采用保存少量枝晶组织的1 100℃保温15 h均匀化处理工艺。     

铸态及均匀化Ni-35Cr基高温合金的热变形行为

采用Gleeble热/力模拟试验机,对Ni-35Cr基GH4648高温合金的铸锭热加工性能进行了研究。结果表明:GH4648合金铸锭的开始再结晶温度为1050℃,在此温度以上,随着变形温度升高,动态再结晶越充分。在此基础上,对比分析了1180℃,45h均匀化处理对合金铸锭热加工性能的影响,发现均匀化处理对GH4648合金铸锭内的动态再结晶有一定的抑制作用。     

粗晶GH4720Li合金热变形行为与动态再结晶特点

为了模拟难变形镍基高温合金GH4720Li开坯锻造过程,采用Gleeble-3800热模拟试验机研究经均匀化处理的GH4720Li铸锭高温压缩变形时的力学流动行为,分析高温变形过程中微观组织演化规律。结果表明,GH4720Li合金在1100℃,0.1 s-1条件下应力水平达到250 MPa,且应力对热变形温度和应变速率敏感,动态再结晶是主要的软化机制。粗晶组织提高了合金动态再结晶临界变形温度和应变速率,如在变形量为60%,变形条件为1140℃,0.001 s-1和1180℃,0.001s-1才能发生完全动态再结晶。计算的粗晶GH4720Li合金热变形激活能Q=1171kJ/mol,较高的热变形激活能表明粗晶组织不利于热塑性变形和动态再结晶的发生。基于本研究,铸态GH4720Li合金开坯温度应高于1140℃,同时保证较低的应变速率,以确保动态再结晶的充分发生,实现枝晶组织破碎。     

高温合金铸锭均匀化程度对开坯热变形的再结晶影响

利用OM,SEM和裂纹扩展速率测试等手段分析了GH4740H,GH4738,GH3625和690合金不同均匀化程度下的组织特征以及这些组织状态的热变形行为,系统研究了合金均匀化工艺因素与再结晶的关联规律.研究结果表明,合金均匀化需要兼顾枝晶偏析消除带来的热塑性改善以及晶粒长大和氧化加剧所导致的后续热变形时的塑性下降;合金未完全均匀化留下的残留枝晶间区域提供了再结晶形核位置,提高再结晶形核率.在相同热变形条件下,有残留枝晶组织的试样再结晶程度明显高于完全均匀化、无枝晶组织的试样.为此提出基于部分均匀化制度的高温合金均匀化开坯控制方法具有合理性.     

GH738合金在不同变形条件下的再结晶过程

通过压缩锥形试样研究了温度和变形程度对GH738合金微观组织的影响,分析了不同变形程度下,合金的再结晶晶粒尺寸、再结晶体积分数和平均晶粒尺寸的演化情况,为制定GH738合金热态变形工艺提供了理论依据。研究结果表明,随着温度升高,再结晶晶粒尺寸变大;随变形程度减小,再结晶体积分数逐渐减小。在不同变形程度下,在1120℃温度时变形可获得较高的再结晶体积分数和较均匀的再结晶晶粒尺寸;当加热温度1100～1140℃范围内,变形程度大于28%时,可以获得晶粒尺寸较为均匀的微观组织。     

用热加工图研究均匀化处理对AZ80热变形行为的影响

在变形温度为250~400℃,应变速率为0.002~1s-1时,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对不同状态(铸态、(410℃,4h)、(410℃,16h))的AZ80镁合金进行热压缩变形行为研究;根据实验结果建立热加工图,并利用热加工图分析均匀化程度对合金再结晶能力的影响。结果表明:随着均匀化程度的提高,相同条件下的峰值应力随之提高,发生动态再结晶的温度和应变速率逐渐提高;410℃、16h处理合金的再结晶能力明显强于其他2种状态合金的,在(400℃、0.01s-1)时动态再结晶晶粒更加均匀、细小,晶间无条带状共晶组织;对AZ80镁合金在大变形之前进行完全均匀化处理有利于动态再结晶组织的控制,其最佳变形温度范围为380~400℃,变形速率范围为0.002~0.1s-1。     

难变形高温合金GH4975的铸态组织及均匀化

应用FESEM、EBSD、萃取相分析及热模拟压缩等实验方法研究了难变形高温合金GH4975的铸态组织,铸态热压缩及均匀化过程中的组织演变。结果表明,GH4975合金铸态组织的主要析出相为γ′相、一次MC碳化物相及共晶相。合金中的主要偏析元素为Ti、Nb和W。铸态合金经热压缩后极易开裂,开裂主要由一次碳化物、共晶相及一次粗大γ′相的不协调变形导致。经1180℃、50 h均匀化热处理后,合金中的元素偏析完全消除。在1180℃均匀化过程中除共晶相回溶外,一次碳化物的数量和形态发生了明显的变化。均匀化后合金中的强化相和一次碳化物发生了综合互协调作用,使合金的热变形能力显著提高。     

AZ31B镁合金热压缩变形的组织变化与变形机制

对铸态AZ31B镁合金在温度280℃～440℃、应变速率0.001s-1～0.1s-1条件下进行热压缩实验,分析变形程度、应变速率和加热温度对其微观组织变化的影响,探讨合金的热压变形机制。实验结果表明,该合金热变形时发生了动态再结晶。变形温度越高、变形速率越小和变形量越大时,动态再结晶进行的越充分;变形温度越低、变形速率越大和变形量越大时,动态再结晶晶粒越细小。该合金的热变形机制是滑移孪晶联合机制。     

粗晶GH4720Li合金热变形行为与动态再结晶特点

为了模拟难变形镍基高温合金GH4720Li开坯锻造过程,采用Gleeble-3800热模拟试验机研究经均匀化处理的GH4720Li铸锭高温压缩变形时的力学流动行为,分析高温变形过程中微观组织演化规律。结果表明,GH4720Li合金在1100℃, 0.1 s~(-1)条件下应力水平达到250 MPa,且应力对热变形温度和应变速率敏感,动态再结晶是主要的软化机制。粗晶组织提高了合金动态再结晶临界变形温度和应变速率,如在变形量为60%,变形条件为1140℃, 0.001 s~(-1)和1180℃,0.001s~(-1)才能发生完全动态再结晶。计算的粗晶GH4720Li合金热变形激活能Q=1171kJ/mol,较高的热变形激活能表明粗晶组织不利于热塑性变形和动态再结晶的发生。基于本研究,铸态GH4720Li合金开坯温度应高于1140℃,同时保证较低的应变速率,以确保动态再结晶的充分发生,实现枝晶组织破碎。     

终锻温度对GH4738高温合金热变形行为的影响

采用非持续加热方式设计非等温热模拟压缩实验,模拟不同终锻温度条件下GH4738高温合金的热变形行为,并结合组织观察分析终锻温度对GH4738合金组织均匀性以及后续热处理过程组织遗传性的影响规律。研究结果表明,在相同始锻温度条件下,终锻温度过低会抑制GH4738合金热变形过程中动态再结晶的发生,从组织上表现为再结晶程度较低,从流变曲线上表现为变形抗力明显升高;并且由于终锻温度过低所导致的不充分再结晶组织,在后续热处理过程中易发展为混晶组织,从而影响合金的组织均匀性。为保证锻件组织均匀性,在制备过程中应合理控制终锻温度。     

GH4169合金热压缩变形行为与枝晶组织的关系

对铸态GH4169合金不同部位试样进行了不同热压缩试验,利用扫面电子显微镜、金相显微镜、EBSD研究了该合金在不同热压缩条件下的变形行为与枝晶组织的关系,并探讨了其机理。结果表明:高温热变形过程中,铸态GH4169合金的变形抗力与形变量、应变速率以及变形温度有关。变形量增大、应变速率增高、温度降低会导致变形抗力增大。当变形量为45%时,高应变速率和高温对动态再结晶更加有利。当加载方向与一次枝晶方向垂直时,材料的热变形机制为二次枝晶滑动,由此会导致应变速率敏感因子变大。初始组织为等轴枝晶的样品最有利于动态再结晶,中心粗柱状晶样品具有最大的变形抗力,而边缘细柱状晶样品再结晶比例最低、变形抗力最小。     

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。     

GH141合金的凝固偏析特性及均匀化处理

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪分析了经真空感应+真空自耗冶炼的GH141合金自耗锭的铸态组织及凝固偏析特性,并研究了均匀化处理温度和时间对GH141合金微观组织、析出相、元素偏析情况的影响规律。结果表明,GH141合金铸锭存在明显枝晶偏析,Ti、Mo偏聚于枝晶间,Al、Co、Cr偏聚于枝晶干;枝晶间主要析出相为MC和M₆C+M₂₃C₆碳化物。在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,枝晶组织消除、碳化物回溶、偏析元素逐渐扩散均匀;经1190 ℃×48 h均匀化处理后,合金成分基本均匀,大部分碳化物已回溶。     

均匀化退火对Al-1Mn-1Mg合金高温压缩流变应力的影响

采用热模拟试验机研究了均匀化退火对经高效铝熔体综合处理的Al-lMn-lMg合金高温变形等温压缩流变应力的影响(变形温度573～773K、应变速率0.01～10.0s-1).结果表明:该合金在均匀化退火前后均易发生动态软化并最终进入稳态流变阶段,属负温度敏感性和正应变速率敏感性材料;在T=673K、ε≥10.0s-1的热变形条件下,均发生了不连续动态再结晶;均匀化退火降低了铸态合金的流变应力,高温低速大应变量的热变形减弱了均匀化退火对热变形流变应力的影响,流变应力水平趋于一致;在变形温度范围内,均匀化退火可促进该合金发生动态软化,增强热变形能力,但随着均匀化温度的提高,动态软化趋势减弱,经723K×12h均匀化退火后,Al-1Mn-1Mg合金具有较低的热变形激活能(197.28 kJ·mol-1),易进行热变形.     

GH141合金的热态变形特性

采用Gleeble-3500热模拟实验机研究了GH141合金在1020～1170℃、应变速率在0.01～10 S-1的热态变形特性,分析了流动应力与热力参数的关系,并建立了GH141合金在热态变形过程中的本构方程.采用Quantiment-500型自动图像分析仪定量测定了动态再结品品粒尺寸和再结晶体积分数与Z参数的关系.建立了该合金的动态再结晶数学模型.结果表明,该数学模型的计算结果与实验数据很好地吻合,从而为GH141合金的锻造工艺制定与质量控制提供了理论依据.     

GH761合金的热变形行为与动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究GH761合金在变形温度为900～1150℃,应变速率为0.1～30s-1条件下的热变形行为,建立了GH761合金在热态变形过程中的本构方程.采用Quantiment-500型自动图像分析仪定量测定试样中的动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数.根据实验结果,建立了GH761合金动态再结晶过程的物理模型,为科学设计和有效控制GH761合金的锻造工艺提供理论依据.     

AZ91镁合金热塑性的试验研究

对铸态和均匀化退火的AZ91镁合金进行不同温度、不同应变速率的热模拟试验,研究了其高温热塑性.结果表明,与铸态合金相比,经均匀化退火的AZ91镁合金断面收缩率有较大提高,抗拉强度明显降低;当变形温度在300℃～420℃时,断面收缩率先增大后减小,在380℃～400℃之间达到最大值,抗拉强度趋势呈近似直线递减.在380℃～400℃范围内变形,塑性最好.均匀化处理的合金,在应变速率为0.05 s-1、0.5 s-1、5 s-1时进行热模拟,断面收缩率在变形温度为380℃时达到最大.在不同变形温度下,应变速率减小,断面收缩率增大,抗拉强度降低,塑性提高.     

含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金多级均匀化热处理中的组织演变

采用扫描示差量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)和能谱分析(EDS)等手段研究了含微量Zr的Al-Cu-Mg-Ag合金铸态与不同均匀化热处理态的显微组织演化和成分分布,测定了该合金铸态组织中的低熔点共晶相的成分和熔化温度,确定了该合金的均匀化处理制度和过烧温度.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag-Zr合金铸态组织晶界上主要的非平衡相为Al2Cu,其熔点为523.52℃.合金经420℃×6h一级均匀化处理后,Al3Zr粒子在基体内二次析出且弥散分布.经515℃× 24h二级均匀化处理后,晶界上的非平衡相大部分溶入基体,枝晶偏析基本消除,晶内各元素分布均匀.该合金的最佳均匀化制度为420℃× 6h+515℃× 24h,均匀化过烧温度为520℃.