5052铝合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500热模拟机上,采用高温等温压缩,在应变速率为0.001~10 s-1和变形温度为300℃~500℃条件下对5052铝合金的流变应力行为进行了研究。结果表明:在应变速率为0.1 s-1(变形温度为420℃~500℃)以及应变速率为0.01和0.001(变形温度为300℃~500℃)时,5052铝合金热压缩变形出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。可采用Zener-Hol-lomon参数的双曲正弦函数来描述5052铝合金高温变形时的流变应力行为;在获得的流变应力σ解析表达式中A、α和n值分别为12.68×1011s-1,0.023MPa-1和5.21;其热变形激活能Q为182.25 kJ/mol。     

2124铝合金高温压缩流变形行为研究

采用圆柱试样在Gleeble-1500热/力模拟试验机上进行高温压缩变形试验,研究了2124铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律.试验在变形温度为350～480 ℃、应变速率0.04～10 s-1的条件下进行.结果表明:应变速率和变形温度的变化对合金稳态流变应力有明显的影响,在低应变速率条件下,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出近稳态特征;而在高应变速率条件下,应力出现强烈锯齿波动,达到峰值后随着应变的增加锯齿波动趋于平缓;2124铝合金高温塑性变形时的流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述.     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 k J·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

纯镍的高温塑性变形行为及本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机,采用正交实验的方法,进行了单道次压缩试验,研究了纯镍N6板材在不同变形温度和不同应变速率条件下的大变形量热变形行为。结果显示,纯镍N6板坯在大的应变量条件下,出现了稳态流变之后,流变应力再升高的现象;在应变速率一定的条件下,流变应力随变形温度的升高而降低;在相同的变形温度条件下,流变应力随应变速率的增大而增大。说明流变应力与变形温度和应变速率的关系敏感。在变形速率为40 s-1时,流变应力曲线失稳,呈波浪形,说明在较大的应变速率条件下,纯镍N6板材呈现明显的流变失稳特征。并对实验测得的数据进行线性回归,得出双曲正弦函数形式本构方程中的材料参数,将材料参数对应变进行二次拟合,建立了纯镍N6板坯热变形过程中流变应力与变形温度、应变速率及应变的本构关系。经验证,所建立的本构关系能够很好地反应纯镍N6板坯的实际热变形行为特征。     

2524铝合金的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对2524铝合金进行高温等温压缩试验,实验变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下,研究了2524铝合金的流变变形行为。结果表明:合金流变应力的大小跟变形温度和应变速率有很大关联,2524铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征,而峰值流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大;在流变速率ε为10 s-1,变形温度300℃以上时,应力出现锯齿波动,合金表现出动态再结晶特征。采用温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数值来描述2524铝合金在高温塑性变形流变行为时,其变形激活能Q为216.647 kJ/mol。在等温热压缩形变中,合金可加工条件为:高应变速率(>0.5 s-1)或低应变速率(0.01 s-1～0.02 s-1)、高应变温度(440℃～500℃)。     

Cu-Cr-Zr合金的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟实验机对Cu-Cr-Zr合金进行了压缩变形实验,分析了在变形温度为25~700℃、应变速率为0.0001~0.1000s-1的条件下流变应力的变化规律,利用扫描电镜及透射电镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Cu-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感材料;当变形温度为400~500℃时,低应变速率(0.0001~0.0010 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01~0.10 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态回复特征;在真应力-真应变曲线的基础上,采用双曲正弦模型能较好地描述Cu-Cr-Zr合金高温变形时的流变行为,建立了完整描述合金热变形过程中流变应力与应变速率和变形温度关系的本构方程,确定了合金的变形激活能为311.43 kJ·mol-1。     

耦合位错密度的6111铝合金热变形本构模型

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6111铝合金进行高温拉伸试验,研究了其在变形温度为350、450和550℃以及应变速率为0.1、1和10 s^-1时的热变形行为.6111铝合金的流变应力随温度升高而减小,随应变速率增大而增大,其热变形从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段.建立了综合考虑应变、温度和应变速率对流变应力的影响以及耦合位错密度的统一黏塑性本构模型,并通过遗传优化算法求解出本构模型中的材料常数.模型计算得到的真应力-真应变曲线与试验数据吻合较好.     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金热压缩变形流变应力行为与微观组织演变的研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究了在变形温度为950~1 100℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大变形程度为50%的条件下合金的热压缩变形流变应力行为与微观组织演变。结果表明:Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对变形温度和应变速率均较为敏感,其流变应力曲线具有应力峰值、流变软化和稳态流变的特征。在变形温度为950℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形特性为片层组织球化,其热变形机制可用晶界分离球化模型进行解释说明;在变形温度为1 000~1 100℃,应变速率为1 s-1的条件下,材料只发生了动态回复现象;在变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,材料发生了动态再结晶现象。     

5A01铝合金热变形行为和加工图

在Gleeble-1500热模拟机上,对5A01铝合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为350~450℃、应变速率为0.01~1s-1条件下的热变形行为,建立其热加工图。结果表明:5A01铝合金是温度、正应变速率敏感材料,其流变应力随变形温度降低和应变速率升高而增大,利用峰值应力获得的该合金热加工图表明合金热变形存在两个失稳区域,即变形温度为350~390℃,应变速率为0.01~0.2s-1的区域和变形温度为405~450℃,应变速率为0.2~1s-1的区域;本实验条件下最佳加工参数为变形温度450℃,应变速率0.01s-1。     

3104铝合金热变形流变应力模型

采用等温压缩试验，研究了3104铝合金在应变速率为0．001-1s^-1、变形温度为573-773K条件下的流变应力行为。结果表明，3104合金流变应力对应变速率和变形温度十分敏感，合金高温塑性变形时存在稳态流变特征，并建立了合金热变形流变应力模型。     

初始晶粒尺寸对2024铝合金热变形行为和组织的影响

利用永磁搅拌近液相线铸造和普通铸造方法制备不同晶粒尺寸的2024铝合金铸锭,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究初始晶粒尺寸对不同压缩变形条件下2024铝合金的热变形行为和变形后显微组织的影响。研究表明:2024铝合金的热变形行为依赖于变形条件和初始组织。初始晶粒尺寸对流变应力的影响是:当应变速率小于0.1 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而减少;当应变速率为10 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而增大。降低变形温度会弱化晶粒尺寸对流变应力的影响。热压缩流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。应变速率为10 s~(-1)时,热压缩应力应变曲线呈现周期性波动;只在粗晶2024铝合金中发现变形剪切带。     

基于M-K理论的6016铝合金成形极限曲线预测

近年来,为实现汽车车身轻量化,大量的铝合金材料被用于汽车车身制造,由于6016铝合金具有良好的烘烤性能,被大量使用.但是传统的冷成形技术并不能成形复杂零件,因此热冲压-冷模具淬火成形技术被用到铝合金的成形过程中,板材成形领域中一个重要的性能指标是成形极限.本论文使用理论预测和试验两种方法对6016铝合金成形极限曲线进行了研究.首先,建立了考虑应变强化和应变速率强化的Fields-Bachofen本构方程,并将此本构方程引入到成形极限理论推导过程中;然后,基于M-K凹槽理论,对6016铝合金成形极限曲线进行了理论预测,并且采用Nakazima试验方法对预测结果进行了验证.结果显示,随着初始厚度不均度的增加,预测曲线向纵坐标的正方向移动;通过实验值和预测值的对比发现M-K凹槽理论对成形极限曲线的预测是可行的、准确的.     

Cu-Ni-Ti合金高温热变形行为及热加工图

采用MMS-100热力模拟机对Cu-Ni-Ti合金进行了温度为700～850℃、变形速率为0.01～10 s-1的等温压缩试验.研究表明,流变应力随应变程度增加快速上升至极限值后逐渐转变为平缓曲线,随温度增加而降低,随应变速率增加而上升.基于应力与变形速率和应变温度之间的关系,构建了Cu-Ni-Ti合金的本构方程和热加...     

医用镍钛合金的制备与热压缩变形行为

采用真空感应熔炼法制备了医用Ti-50. 7%Ni合金(原子数分数), 测试了铸态合金的成分、相变点、微观组织和硬度, 并采用Gleeble-3800热模拟实验机在变形温度750~950℃、应变速率0. 001~1 s-1, 应变量为0. 5的条件下对Ni-Ti合金进行高温压缩变形, 分析其流动应力变化规律, 建立了高温塑性变形本构关系和热加工图.结果表明: 当变形温度减小或应变速率增大时, Ni-Ti合金的流动应力会随之增大.应变速率为1 s-1时, 合金的真应力-真应变曲线呈现出锯齿状特征.根据热加工图, 获得了Ni-Ti合金的加工安全区和流变失稳区, 进而确定其合理的热变形温度范围为820~880℃, 真应变速率低于0. 1 s-1.从而为制定镍钛合金的锻造工艺参数提供理论和数据基础.      

The absence of steady-state flow during large strain plastic deformation of some Fcc metals at low and intermediate temperatures

A study of the plastic deformation of several fcc metals and alloys at large strains was conducted. The purpose of this study was to take a critical look at the assumption of steady-state flow at low and intermediate temperatures. For this purpose, large strain data were obtainedvia torsion testing of thin-walled tubes. The stress-strain results from these tests followed two distinct trends: at low temperatures, strain hardening continued at shear strains of 8; at higher temperatures strain softening occurred. Continued strain hardening was observed in pure nickel, nickel-cobalt solid-solutions, pure aluminum, and two aluminum alloys. A laminar arrangement of closely spaced dislocation walls arises at large strains and low temperatures, which differs from the well-recovered equiaxed subgrain structure observed at high temperature. Thus, it appears that dynamic recovery processes are not sufficient to establish a steady-state dislocation structure at low temperatures. Strain softening in nickel and nickel-cobalt at higher temperatures was attributed to dynamic recrystallization. In none of the large strain tests conducted was a steady-state flow stress, independent of strain, observed. Torsion test data were found to match data from steady-state tensile creep and compression tests. In the case of the large strain torsion tests of nickel, recrystallization occurred. This suggests that recrystallization and boundary migration can be important processes in creep.     

Aluminum Alloys with Identical Plastic Flow and Different Strain Rate Sensitivity

Mg-rich and Si-rich aluminum alloys from the AA6XXX class are considered to demonstrate that standard heat treatments can be used to produce materials with identical plastic flow (yield stress and strain hardening) and different strain rate sensitivity. The Mg-rich alloy exhibits lower strain rate sensitivity and a different variation of this parameter with the stress (Haasen plot) relative to the Si-rich alloy. This is due to the instantaneous component of the strain rate sensitivity being smaller in the Mg-rich alloy. Hence, the underlying mechanism is not related to the presence of free, fast diffusing Mg atoms, but rather to the different nature of precipitates forming in the two alloys. A simple model is used to demonstrate that it is possible to tailor the strain rate sensitivity while preserving the flow stress by controlling the nature of precipitates and that of the dislocation-precipitate interaction.     

The large strain deformation of some aluminum alloys

The stress-strain behavior of both non-heat-treatable and heat-treatable aluminum alloys has been examined over a large strain range by a variety of deformation modes. In superpurity aluminum deformed in torsion, the work hardening rate approaches zero at strains of four to five, while a definite saturation in the flow stress is observed at much lower strains in the precipitation hardened alloys. In the non-heat-treatable alloys, a saturation in the flow stress is not approached at even very large strains. Nevertheless, the stress-strain behavior of all the alloys can be reasonably represented by a saturation type stress-strain equation. The deformation behavior of the alloys can be qualitatively understood in terms of the dislocation accumulation processes and slip morphology in the different alloys. Finally, it is shown that alloys deformed on a commercial rolling mill exhibit equivalent stress-strain behavior to that found in these laboratory deformation studies.