TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度420～540℃、应变速率0.001～1 s-1时,利用Gleeble-1500热模拟试验机采用圆柱体等温热压缩试验对6016铝合金热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响.结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率影响较小;温度为500℃、应变速率为0.001s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;拟合曲线与实验曲线能很好吻合.     

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度为420～540℃、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,在Gleeble-1500热模拟试验机上采用圆柱体等温热压试验对6016铝合金的热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响.结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率的影响较小;当温度为500℃、应变速率为0.001 s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;热变形流变应力的拟合曲线与实验曲线能很好吻合.     

1.31%C超高碳钢的压缩超塑性研究

通过观察退火态w(C)=1.31%超高碳钢超塑压缩试样的外观形态.测定其压缩真应力一真应变曲线,探讨了超塑压缩温度、应变速率对超高碳钢压缩超塑性的影响.结果表明,超高碳钢在750～790℃、(0.8～2)×10-3s-1超塑压缩条件下,其应变速率敏感性指数大于0.3,呈现出压缩超塑性变形.     

V-N微合金化钢的高温塑性变形行为研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对V-N微合金化钢进行了热模拟压缩试验,分析了V-N微合金化钢高温下塑性变形的变化规律,并通过分析应力一应变曲线,建立形变抗力模型和应变速率本构方程.结果表明,V-N微合金化钢在较低应变速率和较高温度下,流变应力随变形程度的不断增加而增加至某一峰值,然后逐渐下降至某一稳态值;应变速率、温度和峰值应力之间的关系可用幂指数关系来描述,在较低温度(900～950℃)下,应力指数约为7.1,变形激活能为118～185 kJ/mol,变形机制属于位错芯区扩散控制的幂律蠕变;在较高温度(1000～1150℃)下,应力指数约为6.6,变形激活能为125～285 kJ/mol,变形机制属于位错芯区控制的幂律蠕变.     

热压缩过程中20-TiC铜合金动态再结晶行为分析

对某复合材料厂生产的20-TiC铜合金的动态再结晶行为进行了研究和分析,并且对实测的应力-应变曲线进行了拟合。结果表明:拟合的应力-应变曲线平滑无波浪,比较适宜研究材料的动态再结晶行为。根据拟合的应力-应变曲线可知,在一定的变形温度下,应变速率越大,应力最大值越大,在一定的应变速率下,变形温度越高,应力最大值越小。通过应力-应变曲线可以得到材料动态再结晶的临界应变值。     

应变速率对TC4合金拉伸试验的影响

采用不同的应变速率进行拉伸试验,研究了应变速率对TC4合金抗拉强度及拉伸曲线的影响。结果表明,对于TC4合金,其抗拉强度受应变速率影响较为敏感,随应变速率的提高呈现不断增大的趋势,对比GB/T228.1-2010规定的几个应变速率范围,在范围4内浮动时对抗拉强度的影响较范围3更为显著;应变速率的改变也会对拉伸曲线造成影响,由第一速率转变到第二速率时会造成应力突变,第二速率越大,这种突变现象就越明显。通过透射电镜观察了组织中位错的变化情况,并对拉伸速率改变导致拉伸曲线产生应力突变的原因进行了探索。     

42CrMo钢动态再结晶的临界条件

采用Gleeble-1500热模拟试验机对挤压态42CrMo钢进行等温热压缩实验,研究了在温度为1123～1348 K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为。流变应力曲线对比分析表明:42CrMo钢在0.01～1 s-1的低应变速率下(除1 s-1和1123 K)发生动态再结晶型软化,在1～10 s-1的高应变速率下(含1 s-1和1123 K)发生动态回复型软化。采用加工硬化率的方法处理流变应力数据,结合lnθ-ε曲线的拐点及2(lnθ)/ε2-ε曲线的零点判据,研究42CrMo钢热塑性变形中动态再结晶发生的临界条件。结果表明:所有压缩试样均发生了动态再结晶;增加应变速率及降低变形温度会抑制动态再结晶的发生。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,建立了临界条件与各热力参数之间的数学关系。验证表明该模型相对误差不超过7.8%。     

Al—Li单晶体锯齿流变的产生机制

不同时效状态下Ａｌ－Ｌｉ单晶体应变速率敏感性的变化不同。单个锯齿的应力幅度随应变的增加不规则变化,和锯齿的经历时间无关;锯齿的应力幅度和经历时间在峰值时效状态主要分布在较小值的范围内。这些变化可以用切割δ’粒子产生锯齿流变解释。     

TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为研究

采用高温拉伸试验研究TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为,引进变形不均匀系数K表征激光焊板超塑性变形过程中焊接接头与母材的变形不均匀性。结果表明:TC4钛合金激光焊接接头可承受高温超塑变形而不破坏,当初始应变速率低于10-2s-1时流变应力小于60MPa;接头的变形率及试样的变形不均匀系数随变形温度及应变速率的升高均先升高再降低。在900℃、10-2s-1时,接头超塑性变形率和试样的变形不均匀系数K值同时达到最高值46%和0.18,说明焊接接头具有较高的超塑变形能力,应变速率敏感性指数m值大于0.5。     

变形温度对TC4合金中温塑性变形行为的影响

基于热模拟压缩试验,研究了变形温度对TC4合金中温塑性变形过程中流动行为和微观组织演变的影响.热模拟压缩试验参数为560～660℃、0.1～50.0 s-1.结果表明,随着变形温度的升高,TC4合金的流动应力逐渐降低;随着应变速率的升高,变形温度对TC4合金流动应力的影响幅度逐渐降低;TC4合金中温塑性变形时的温度敏感性指数随应变和应变速率的增加而降低;随变形温度的升高,TC4合金微观组织均匀程度提高,α晶粒逐渐清晰可辨.     

TC4钛合金的热变形行为及其加工图的研究

研究了TC4-DT钛合金的热变形行为,并通过计算机绘制了该合金的加工图。结果表明,随着应变速率的增加和变形温度的减小,TC4-DT钛合金流变应力变大。其加工失稳区主要集中在应变速率较大的区域内。     

TC4-DT钛合金的热变形行为研究

利用Gleeble-1500型热模拟压缩试验机,研究了TC4-DT合金在750～950℃、应变速率为0.001～10 s-1、变形量为50%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力变化特点及显微组织演变规律,建立了该合金的Arrhenius型本构方程.结果表明:流变应力随变形温度降低及应变速率增大而升高;变形温度与应变速率对TC4-DT合金显微组织影响显著,随着变形温度的升高及应变速率的降低,片层组织球化现象越明显;应变速率敏感指数随变形温度的升高而增大;在本实验条件下,TC4-DT合金的热变形激活能为603.51 kJ/mol,表明该合金的热变形主要是由高温扩散以外的过程控制,认为有动态再结晶发生.     

690合金高温变形行为与动态再结晶模型

利用物理模拟实验方法对690合金进行恒温恒速压缩实验,变形温度范围为1050～1250℃,应变速率分别为0.1,1、5,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析。建立了690合金高温热变形的本构方程和动态再结晶模型。结果表明:690合金高温变形时的流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,所建立流变应力本构模型的预测值与实验值吻合较好,建立了690合金的动态再结晶模型,为热挤压过程中的组织控制提供理论依据。     

定向凝固NiAl-15Cr合金的微观组织与超塑性变形行为

研究了定向凝固NiAl-15Cr合金的显微组织和高温拉伸变形行为。结果表明:定向凝固Ni-25Al-15Cr合金由β-NiAl枝晶干、γ/γ＇枝晶间相和γ＇过渡层组成。合金在1123—1373 K、初始应变速率为1.67×10~(-4)—1.67×10~(-2) S~(-1)的条件下表现出超塑性变形行为。在1323 K和初始应变速率为8.35×10~(-3)s(-1)条件下获得的最大延伸率为280％,应变敏感指数m为0.22。通过变形过程中显微组织观察,对其超塑性变形行为的机理进行了初步的讨论。     

TC4钛合金的热变形行为及其影响因素

利用Gleeble1500热模拟机测试了Ti6Al4V合金在不同温度和不同应变速率下的真应力真应变曲线,观察热变形前后的组织,分析变形温度、应变速率、原始组织和热处理工艺对合金的热变形行为的作用及影响规律。结果表明,在应变速率为8.3×10-3s条件下,合金在600℃热变形时软化机制以动态回复为主,800℃至900℃热变形时软化机制以动态再结晶为主;700℃热变形时动态回复和动态再结晶可同时发生。淬火和时效可提高合金的热变形抗力。合金在600℃变形时,热变形抗力对在8.3×10-2s-8.3×100s范围变化的应变速率敏感性较差;当应变速率降至8.3×10-3s-1时,热变形抗力有较大幅度的降低。在相同的变形条件情况下,魏氏组织的流变应力高于等轴组织。     

TC4钛合金盒形件超塑成形工艺

采用气压胀形方法对TC4钛合金某一特殊盒形结构件进行了超塑成形(SPF).实验结果表明,在有限元模拟的基础上,成形温度为850℃,最大进气压力为1.5MPa时,成形时间为40min.超塑成形后的最佳取件温度为500℃.零件厚度分布率与有限元模拟结果大致相符合,减薄率最大处达53.7%.该工艺条件下成形的零件,其微观组织变化不大.     

大晶粒7050铝合金的超塑变形行为研究

对7050铝合金进行固溶处理,随后在应变速率为1.0×10-4～1.0×10-1 s-1,温度为420℃及460℃的条件下进行拉伸测试。采用光学显微镜、扫描电镜及背散射技术对变形后的试样进行了检测。结果显示,在应变速率为1.0×10-1 s-1且温度为460℃时,铝合金具有最大的超塑性,伸长率达273%;在此变形条件下,塑性变形过程基本处于稳定状态,应力保持不变。微观组织从粗大晶粒变为双峰结构,并继续转变为接近均匀的细晶粒;随着超塑性应变的增加,动态复原过程从动态再结晶与动态回复转向完全动态再结晶。     

超塑成形及热处理对TC21合金组织演变的影响

TC21钛合金在不同条件下超塑拉伸变形后,进行双重退火热处理,研究热加工工艺对TC21合金显微组织演变的影响.结果表明,当变形温度在890～960℃时,TC21合金的伸长率随变形温度的增加先增加后减少,最佳超塑性变形温度为910℃;TC21合金在α+β相区超塑变形,然后在α+β相区双重退火处理后得到双态组织;在准β区进行超塑变形、α+β相区双重退火处理后得到网篮组织.