Hot Deformation and Processing Maps of Al-0.3Er

The flow stress behavior of Al-0.3Er have been studied by hot compression tests on a Gleeble-1500D thermal simulator in the temperature range of 300-450 ℃ and strain rate range of 0.001-10 s-1. The results show that the flow stress is controlled by strain rate and deformation temperature. The flow stress decreases with deformation temperature increasing and increases with strain rate increasing. The constitutive relation of Al-0.3Er under high temperature conditions can be described by hyperbolic-sine-type equation. The processing maps based on the dynamic material model (DMM) of Al-0.3Er alloy has been also established and analyzed preliminarily. The highest efficiency of power dissipation is at the temperature range of 415-450 ℃ and in the strain rate range of 0.001-0.076 s-1 and 0.347-0.390 s-1, which is optimum working domain.     

Processing map for hot working of SiC_p/7075 Al composites

The hot deformation behaviour of 7075 aluminium alloy reinforced with 10%of SiC particles was studied by employing both"processing maps"and microstructural observations.The composite was characterized by employing optical microscope to evaluate the microstructural transformations and instability phenomena.The material investigated was deformed by compression in the temperature and strain rate ranges of 300-500℃and 0.001-1.0 s-1,respectively.The deformation efficiency was calculated by strain rate sensitivity(m)values obtained by hot compression tests.The power dissipation efficiency and instability parameters were evaluated and processing maps were constructed for strain of 0.5.The optimum domains and instability zone were obtained for the composites.The optimum processing conditions are obtained in the strain rate range of 0.1-0.9 s-1and temperature range of 390-440 ℃with the efficiency of 30%.     

基于热加工图的铝合金6061变形行为研究

在Zwick/Roell Z020万能材料试验机上实施高温压缩试验,研究铝合金6061在变形温度范围为360～480℃,应变速率在0.001～1s-1时的热变形行为。基于动态材料模型理论,利用matlab进行三次样条插值,获取足够的数据利用origin软件绘制铝合金6061的功率耗散图。利用功率耗散图分析确定了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数。在加工温度为360～440℃,应变速率为0.001～0.01s-1之间,功率耗散率的最大值为0.39,是该合金的最佳成形区域。     

304奥氏体不锈钢热变形行为及热加工图

在应变速率为0.1~10 s~(-1)、变形温度为800~1200℃的变形条件下,利用Gleeble-1500热模拟机对304奥氏体不锈钢进行单向热压缩实验,研究其高温下的流变行为。根据实验数据,304奥氏体不锈钢的流变应力随温度和应变速率变化明显,应变速率越大,变形温度越低,流变应力越大。基于Arrhenius模型推导出材料的热变形本构方程,并算得材料的热变形激活能为486.0 k J·mol~(-1)。建立了真应变为0.7时的热加工图,结合微观组织分析表明:变形温度为1025~1200℃、应变速率为0.1~0.8 s~(-1)时,材料功率耗散系数大于26%,变形过程中发生动态再结晶,此范围为304奥氏体不锈钢的最佳工艺参数。     

一种亚稳b钛合金的加工图

为了挖掘亚稳b钛合金Ti-B19的热变形加工潜力,采用热模拟试验机,在温度范围750-1000 °C,温度间隔50 °C,应变速率为0.001-10 s-1的条件下对Ti-B19合金的热压缩行为进行研究。结果表明,一定温度下,Ti-B19合金的流变应力随应变速率的增大而增大;一定应变速率下,合金的流变应力则随温度的升高而降低。当应变ε为0.6时,合金的加工图可分为3个区域。700-800 °C,应变速率为0.001-0.1 s-1,合金最大的能量耗散效率值出现在750 °C和0.01 s-1处,其数值为42%,出现连续软化之前,此区域的流变曲线中只出现单个峰或振荡峰。第2个区域的温度范围在800-1000 °C,应变速率范围为0.001-0.1 s-1,能量耗散效率值在29%~36%之间变化。此区域的流变曲线到达稳态之前只出现单个峰或振荡峰,此时可观察到典型的再结晶组织。温度低于800 °C,应变速率大于0.1 s-1,或者温度高于800 °C,应变速率大于10 s-1时, 合金中会出现典型的流变不稳定的第3区,组织中可观察到绝热剪切带或β相流变不均匀区。     

ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图

研究了ZK31-1.5Y镁合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热压缩变形特性,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线确定了该合金在实验条件下的热变形机制及最佳工艺参数。结果表明:ZK31-1.5Y合金的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶和动态回复软化机制为特征,峰值应力和稳态应力随变形温度的降低或应变速率的升高显著增加。合金功率耗散图和失稳图中分别包含了3个效率峰值区和1个马鞍形流变失稳区,峰区效率范围为38%~65%,叠加后形成的加工图给出了实验参数范围内热变形时的最优工艺参数,其热变形温度为350~450℃、应变速率为0.1~1 s-1。当应变量由0.1~0.6逐渐增大时对加工图分布规律影响不大。     

Processing Maps for Controlling Microstructure of an Aircraft 2E12 Aluminum Alloy

采用能量消耗加工图研究 2E12 铝合金热压缩过程中的变形行为及其微观组织演变,且建立能量消耗效率与微观组织演变的关系。压缩变形温度范围为 250～500 °C,应变速率范围为 0.01～10 s-1,总真应变量为 0.5。结果表明,加工图中存在 2 个动态回复区域:(1) 325～400 °C,0.01～0.03 s-1,(2) 350～450 °C,1.78～10 s-1。当温度高于 450 °C时,2E12 合金发生部分动态再结晶现象,且动态再结晶体积分数随变形温度的升高而增大,但是当温度为 500 °C,应变速率为 1～10 s-1时,2E12 合金发生了第二相粒子回溶和沿晶开裂的现象。     

基于Murty准则的ZnAl10Cu2合金热变形机制及工艺优化

在Gleeble-1500D热模拟机上研究了ZnAl10Cu2合金在变形温度为180～330℃、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为0.7条件下的热变形行为,采用动态材料模型的Murty失稳准则绘制了ZnAl10Cu2合金的热加工图,结合微观组织观察研究了该合金在实验条件下的微观变形机制及流动失稳现象,并优化了热变形的工艺参数。结果表明:ZnAl10Cu2合金在高应变速率区域容易发生流变失稳现象,45°剪切开裂、绝热剪切带和局部塑性流动是流动失稳区的主要变形机理,在变形安全区片状α1和α2相均发生了不同程度的球化和扭折,且基体β相发生了动态再结晶,在变形温度为240℃、应变速率为0.1 s-1时,能量耗散率达到峰值,约为53%。     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

粗层片原始组织的TC11钛合金热变形行为及其热压缩工艺参数优化(英文)

基于粗层片原始组织的α+β型TC11钛合金的热压缩实验,研究了该合金在950~1100°C、0.001~10s1条件下的热变形行为;依据动态材料模型构建了不同应变下的加工图,并对热压缩工艺参数和变形机制分别进行优化和分析。结果表明,加工图中存在2个功率耗散效率较高区和1个功率耗散效率较低的流变失稳区。这些区域的功率耗散效率呈现出收敛或发散的特征。在α+β两相区,功率耗散效率收敛区位于950~990°C、0.001~0.01s1范围,其峰值功率耗散效率出现在950°C、0.001s1,前者和后者分别为α+β两相区较佳和最佳的热压缩工艺窗口;在β单相区,功率耗散效率收敛区位于1020~1080°C、0.001~0.1s1范围,其峰值功率耗散效率出现在1050°C、0.001~0.01s1,前者和后者分别为β相区的较佳和最佳的热压缩工艺窗口。功率耗散效率发散区位于应变速率大于0.5s1的范围内,其对应的流动失稳机制为局部流动,此时流变应力呈现出流变软化现象。在α+β两相区和β单相区优化工艺窗口内的变形机制分别为动态球化和自扩散控制的动态再结晶。优化结果与变形组织观察结果吻合良好。     

微碳钢的热变形方程及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了微碳钢在700～1100℃、0.01～10 s-1条件下的热变形行为。确定了其在铁素体区和奥氏体区的热变形方程。建立了微碳钢在不同应变量下的热加工图(Processing Map)。结果表明,在铁素体区和奥氏体区,试验钢的峰值应力大小基本相当;试验钢在铁素体区和奥氏体区的热变形激活能分别为302 kJ/mol和353 kJ/mol;不同真应变下的热加工图相似,当变形温度为875℃,应变速率为0.01 s-1时,能量消耗效率达到最大值为0.5。     

稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金热压缩变形性能的影响

研究了质量分数为1%稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金在变形温度为523~723 K、应变速率为0.001~1 s-1范围内的热压缩变形性能的影响。基于动态材料模型建立的加工图,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等设备,结合流变特征、微观组织结构演变,分析了Y添加对合金热变形机制及工艺参数的影响。结果表明,流变应力受变形条件影响较大,随变形温度的降低或应变速率的升高而增大;Y掺杂对流变曲线变化趋势影响较小,而对应力水平影响较大,各变形条件下均有不同程度提高,最大增幅约40%。另外,Y添加扩大了功率耗散区域,功率峰值约增大22%并转移至673~723 K、0.1~1 s-1附近,失稳缩至523~723 K、0.001~0.01 s-1的马鞍形区域,加工图给出的最优加工参数由高温低应变速率转移至523~723 K、0.1~1 s-1附近。     

基于热加工图的inconel 690合金挤压工艺参数研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上,利用热压缩变形研究了镍基耐蚀合金inconel690的热变形特性,温度为1100℃～1250℃、应变速率为1.0s-1～60s-1,建立inconel690的热变形本构方程,在计算功率耗散效率的基础上,使用动态模型理论,绘制了inconel690的热加工图,其热激活能约465kJ/mol,在应变0.34～0.8内,inconel690的热加工图是相似的,热加工图表明,计算耗散功率系数有两个峰值区,为1130℃and60s-1及1250℃and1.0s-1;功率耗散效率值为36%～50%,两区域变形试件的金相观察表明,镍基耐蚀合金inconel690发生动态再结晶,晶粒细小均匀。     

GH738高温合金热加工行为

采用Gleeble-1500热模拟机对GH738镍基高温合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1160℃、应变速率0.01~10s-1、工程变形量15%~70%条件下流变应力的变化规律。确定GH738合金热变形方程,建立热加工图(Processing map),并通过组织观察对热加工图进行解释。GH738合金热变形激活能Q为499kJ/mol;热加工图随不同变形量而变化,在应变速率较低,温度较高的状态下,能量耗散效率较高。综合应变量为0.2,0.4,0.6和0.8应变量下的热加工图,确立了该合金最佳热加工"安全通道",为GH738高温合金热加工工艺优化提供理论依据。     

ZA27合金的热变形及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩试验,研究ZA27合金的热变形行为,在变形温度为200~350℃、应变速率为0.01~5 s-1、工程应变为60%,基于Murty准则,建立ZA27合金的加工图。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大;在变形温度为200~210℃、应变速率为0.01~0.1 s-1和变形温度为250~350℃、应变速率为1~5 s-1的2个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是导致流变软化及稳态流变的主要原因,ZA27合金的安全热加工区域的变形温度在250~350℃之间、应变速率在0.1~1 s-1之间。     

Hot Deformation Behaviors in Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) Composites

Thermal compression testing was investigated using the Gleeble 3800 thermal simulator,and thermal deformation behavior of particle-reinforced titanium matrix composites (TMCs) was studied under deformation temperatures of 750-900 ℃,strain rates of 0.001-1 s-1,and experimental deformation of 60％.According to obtained flow stress curves,the hot deformation characteristics were analyzed.Based on the Arrhenius hyperbolic sinusoidal model,the constitutive equation at high tempera-ture was established.Based on the theory of dynamic material models,a hot processing map of TMCs at high temperature was established,and the peak region of power dissipation rate and the instability region in the hot processing map were both determined.At the same time,the corresponding microstructures in the peak power dissipation rate and rheological instability regions were observed.The results showed that flow stress decreased with increasing deformation temperature and increased with increasing strain rate.The thermal deformation activation energy of titanium matrix composites was 301.8 kJ/mol.The Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) composites possessed only one instability zone under high-temperature compression at a strain of 0.5,with corresponding temperatures at 750-840 ℃ and strain rates at 0.1-1 s-1.The optimal thermal deformation parameters included corresponding temperatures of 830-880 ℃ and strain rates of 0.001-0.05 s-1.The microstructures corresponding to optimal hot working parameters in processing maps were more homogeneous than the microstructures in the instability zone,including the distribution uniformity of reinforcement and the degree of dynamic recrystallization,and no instability phenomena including abnormal grain growth,microcracks or intensive fracture of reinforcements were found,indicating that the hot processing map had a positive guiding effect on the option of desirable material thermal-working parameters.     

工业尺寸TiAl合金铸锭高温变形行为

采用Gleeble-1500研究了在应变速率为10-3s-1～10-1s-1和变形温度为1000℃～1200℃条件下,真空自耗方法制备180mm直径TiAl合金铸锭的热变形行为,并建立了高温变形的本构方程。结果表明,合金变形的流变应力对温度和应变速率敏感,铸态合金的热变形激活能为335.5kJ/mol,所建立的变形本构方程,可为制定工业尺寸TiAl合金铸锭的热加工工艺提供参考。     

超细晶不锈钢/TiC复合材料的电化学腐蚀行为

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了Mg-6Zn-1Mn合金在变形温度250～450℃、应变速率0.001～10 s-1范围内的流变应力行为,采用Zener-Hollomon参数法构建合金高温塑性变形的本构关系;并以热压缩试验为基础,建立并初步分析了Mg-6Zn-1Mn合金的DMM加工图.结果表明:Mg-6Zn-1Mn合金在热压缩过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;流变应力的预测值与试验值较吻合;建立的加工图表明合金高温变形时存在2个失稳区域,而在温度325～425℃、应变速率0.01～0.365 s-1范围内出现1个非失稳区、功率耗散峰值区,该区域最适合Mg-6Zn-1Mn合金进行热加工.     

DB685钢的热变形行为及热加工图

为了研究DB685钢的热变形特性,选取并建立了DB685钢的高温应力应变本构方程,利用Gleeble-1500热模拟机对DB685钢在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、最大应变量70%条件下进行压缩实验,根据建立的本构方程,绘制DB685钢的热变形加工图,利用所建立的加工图,分析了不同温度和应变速率下合金的热成形性能,结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力下降,动态再结晶更容易发生;DB685钢在1125℃温度以上,并且在对应的应变速率下,耗散系数存在峰值;随着应变的增大,其耗散系数略有增大,失稳区减小,但热加工图的整体趋势保持一定。因此对于工业热加工,建议变形温度为1125~1175℃,应变速率高于0.032 s~(-1)。