高Mo奥氏体不锈钢动态变形力学行为研究

采用Formastor-Press热加工模拟试验机,研究了00Cr20Ni18Mo6Cu[N]奥氏体不锈钢动态变形时的力学行为。获得在热变形条件下该钢种热变形方程式,并求出峰应变ε_p,峰应力σ_p和温度补偿应变速率Z间的关系式以及其形变激活能。     

基于TMCP研究套管钢30MnCr22的动态再结晶

以经济型P110钢级石油套管用钢30MnCr22为研究对象,采用Gleeble-1500D热模拟实验机进行单道次热压缩实验,测得其在不同变形温度和变形速度条件下该钢的真应力-真应变曲线。根据30MnCr22钢的高温流变应力曲线和实际变形条件,分析了其在TMCP条件下穿孔、连续轧管和减径过程中的再结晶控制策略。采用Origin软件对各种变形条件下的峰值应力进行分析,采用线性回归法,得出基于Zener-Hollomon参数的流变应力函数关系,建立了30MnCr22钢的高温流变应力数学模型。在此基础上分析了峰值应力R_p、峰值应力对应的压应变ε_p、动态再结晶临界应变ε_c与lnZ之间的关系。结果表明,在热变形过程中,30MnCr22存在动态再结晶现象,而且随着变形温度的升高,动态再结晶临界应变减小,流变应力减小,动态再结晶易发生。随着应变速率的增大,峰值应力R_p会越来越大,但峰值应力所对应的应变值ε_p在不同变形温度下的变化情况却不太一致。当变形温度较高时,ε_p随应变速率的升高而升高,但当变形温度较低时,ε_p随着应变速率的升高先升高,然后又下降。     

18Mn—18Cr—0.5N奥氏体护环钢热变形力学行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了18Mn-18Cr-0.5N奥氏体护环钢热变形时的力学行为。获得了18Mn-18Cr-0.5N钢的动态再结晶激活能及峰值应力σ_p、峰值应变ε_p与Zener-Hollomon参数Z间的关系式。     

X65管线钢的高温热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了X65管线钢的高温热变形行为.结果表明,X65管线钢在给定的试验条件下,随着变形温度降低及应变速率增加,流变应力增加,同时峰值应变增加;实验钢的热变形激活能为276.9kJ/mol,建立了X65管线钢的热变形方程,确立了峰值应力σ_p与Zener-Hollomon因子的关系.     

节镍型高氮奥氏体不锈钢的动态再结晶行为

对节镍型高氮奥氏体不锈钢在不同应变速率、不同变形温度下进行热变形模拟试验,并根据试验数据绘制应力-应变曲线。利用加工硬化率θ与应力-应变σ的曲线拐点和-dθ/dσ-σ曲线最小值点判定动态再结晶开始状态。确定动态再结晶临界应力σ_c和临界应变ε_c。同时计算出临界应变ε_c与峰值ε_p间的关系:ε_c≈0.378ε_p。构建出节镍型奥氏体不锈钢动态再结晶临界应变预测模型:lnε_c=0.026 85lnZ-4.7358。     

Cu-0.4Zr-0.15Y合金动态再结晶临界条件

利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对Cu-0.4Zr-0.15Y合金进行高温单次轴向热压缩试验,研究该合金在应变速率范围为0.001~10 s~(-1),热变形温度为550~900℃条件下的热变形行为。通过真应力-真应变数据得出材料的加工硬化率θ,结合lnθ-ε曲线和-(lnθ)/ε-ε曲线特征,研究Cu-0.4Zr-0.15Y合金热变形过程的再结晶临界条件。结果表明:Cu-0.4Zr-0.15Y合金应力-应变具有动态再结晶特征;该合金的lnθ-ε曲线拐点处对应于-(lnθ)/ε-ε曲线的最小值,最小值所对应的应变是临界应变ε_c;临界应变ε_c的变化与应变速率和变形温度有关,临界应变ε_c与Zener-Hollomon参数Z之间的函数关系为ε_c=6.4×10~(-3)Z~(0.07768),且临界应变ε_c与峰值应变ε_p之间满足ε_c/ε_p=0.448。同时,Cu-0.4Zr-0.15Y合金发生动态再结晶组织演变与变形温度和应变速率有关。     

基于Z参数的TC18钛合金热变形本构方程建立

Zener-Hollomon参数将金属材料本构方程中变量简化为应力、应变和Z参数,极大简化了材料本构方程的数学模型。结果表明,采用等温恒应变速率热压缩实验得到了TC18钛合金流变应力曲线,应用非线性拟合方法计算得到了基于Z参数的峰值应力σ_p以及峰值应变ε_p函数模型,应用多元非线性拟合方法计算了基于Z参数、峰值应力σ_p以及峰值应变ε_p的TC18钛合金本构模型。     

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。     

粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金动态再结晶临界表征模型

对粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金进行变形温度995~1075℃、应变速率0.001~1 s-1条件下的热模拟压缩试验。研究了该合金在热加工过程中的流动应力与变形机制,根据Poliak和Jonas提出的临界动力学条件和温度补偿应变速率因子Z,构建了粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的动态再结晶临界表征模型。结果表明,确定了发生动态再结晶所需激活能为410.172 k J/mol。此外,ε_p可通过Z参数的指数函数形式表示,即:ε_p=0.00011Z~(0.15)。ε_c与临界应力(σ_c)随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小,这说明较小的Z参数能促进粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金动态再结晶行为的发生。     

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。     

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。     

低碳钢20CrNi2Mo的高温热变形行为及热加工图北大核心CSCD

以20CrNi2Mo低碳钢为研究对象,采用DIL805A/T热模拟试验机在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.001~1s^(-1)条件下进行等温单道次轴向热压缩试验,建立了20CrNi2Mo钢高温压缩的最大变形抗力本构方程和热加工图,并观察了热变形组织。结果表明:真应变值为0.1~0.5的热加工图中均存在两个功率耗散峰区,且随着应变量的增加峰区I逐渐向变形温度较高的区域移动,峰区II向应变速率增大的区域移动。热加工图中失稳区域随着应变量的增加先逐渐减小后又逐渐增大,在ε=0.4时,失稳区域最小,此应变量下20CrNi2Mo钢较优的热加工工艺区间为:变形温度940~960℃、应变速率0.001 s^(-1)或温度1025~1050℃、应变速率0.01~0.06 s^(-1)。     

针片Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr热加工过程中的球化动力学及有限元仿真（英文）

为了预测初始层状α的Ti-55531(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr)的微观组织演变,采用Avrami方程对Ti-55531热变形过程中的动态球化动力学模型进行了表征。为了确定方程的参数,为了获得应力-应变(σ-ε)曲线进行了一系列热模拟实验。通过进一步将σ-ε曲线转化为应变硬化速率dσ/dε-ε曲线,可以获得临界应变ε_c(对应dσ/dε的最小值)和峰值应变ε_p(dσ/dε=0时的应变)。还测量了不同变形条件下的动态球化分数f_g。接下来,通过线性拟合应变率,温度和动态球化部分之间的关系来确定Avrami方程中的参数。得到的Avrami方程表示为f_g=1–exp[–0.5783((ε–ε_c)/ε_c)~(0.907)],其中ε_c=3.315ε_p,ε_p=1.249×10~(-4)e~(0.0807)exp(58580/RT)。最后,将获得的动态球化动力学模型植入有限元程序中模拟动态球化动力学。将动态球化动力学模型与有限元方法相结合,有效地预测了针片α动态球化动力学过程。     

低碳钢20CrNi2Mo的高温热变形行为及热加工图

以20CrNi2Mo低碳钢为研究对象,采用DIL805A/T热模拟试验机在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.001~1s~(-1)条件下进行等温单道次轴向热压缩试验,建立了20CrNi2Mo钢高温压缩的最大变形抗力本构方程和热加工图,并观察了热变形组织。结果表明:真应变值为0.1~0.5的热加工图中均存在两个功率耗散峰区,且随着应变量的增加峰区I逐渐向变形温度较高的区域移动,峰区II向应变速率增大的区域移动。热加工图中失稳区域随着应变量的增加先逐渐减小后又逐渐增大,在ε=0.4时,失稳区域最小,此应变量下20CrNi2Mo钢较优的热加工工艺区间为:变形温度940~960℃、应变速率0.001 s~(-1)或温度1025~1050℃、应变速率0.01~0.06 s~(-1)。     

TC18钛合金相变点区域动态再结晶模型的建立

为了研究TC18钛合金在β转变点附近区域热变形过程中的动态再结晶行为以及微观组织变化规律,利用热模拟设备Gleeble 1500对TC18钛合金β转变点附近的应力-应变曲线进行了测定,并采用金相显微镜对TC18钛合金高温压缩变形后的显微组织进行观察。采用六次多项式拟合方式对TC18钛合金应力-应变曲线进行光顺,然后结合加工硬化率曲线与材料应力-应变曲线确定材料不同情况下的临界应变ε_c、峰值应变ε_p以及稳态应变ε_s,并建立基于Zener-Hollomon参数的数学模型。应用Kopp模型建立TC18钛合金在β转变点附近区域的动态再结晶体积分数模型,并根据金相分析结果建立TC18钛合金的动态再结晶晶粒尺寸模型。     

低碳贝氏体钢的动态再结晶行为

为了研究低碳贝氏体钢在热加工过程中的动态再结晶行为,采用Gleeble-1500热模拟试验机分别在800~1200℃的变形温度和0.01~25 s~(-1)的应变速率范围内对材料进行了单道次压缩试验。通过分析加工硬化率的变化确定了材料动态再结晶的峰值应变ε_p、临界应变ε_c和稳态应变ε_s。引入Zener-Hollomn参数建立了相关参数关系方程并得到该材料动态再结晶的变形激活能为435 217 J/mol。最后利用JMA方程确定了该材料的动态再结晶动力学模型,并验证了相关参数与Zener-Hollomn参数之间的关系。     

铸态Cu-Cr-Zr合金的高温热变形及再结晶行为

采用高温热压缩试验研究了铸态Cu-Cr-Zr合金在温度880~970℃、应变速率0.1~10 s-1范围内的热变形行为和组织演变。结果表明:低应变速率下该合金高温压缩流变曲线具有多峰曲线特征,流变应力先快速上升到一个平台,然后又继续上升。该合金的热变形激活能为339 k J/mol,合金的热变形主要受扩散所控制。高温热变形过程中Cu-Cr-Zr合金发生了二次再结晶,低应变速率或高变形温度有利于二次再结晶的发生。     

B_4C_p/6061Al复合材料动态再结晶临界条件（英文）

通过等温热压缩实验对25%B_4C_p/6061Al(体积分数)复合材料的热变形行为和动态再结晶临界条件进行了研究,采用的温度范围为350~500℃,应变速率范围为0.001~1 s~(-1)。应力-应变曲线显示动态再结晶是复合材料热变形过程中主要的软化机制,并采用峰值应力构建了基于Arrhenius形式的本构方程。基于加工硬化率曲线,求解了表示动态再结晶发生的临界应变与临界应力值。结果表明,临界应力与峰值应力存在线性关系:σ_c=0.8374σ_p–0.33708。此外,引入Zener-Hollomon参数描述变形条件对临界条件的影响,得到临界应变与Z参数的关系:ε_c=2.39×10~(-4)Z~(0.11022)。最后,通过θ-ε曲线得到了复合材料完成动态再结晶时的稳态应变,并绘制了动态再结晶图。     

2A12铝合金的热压缩行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对2A12铝合金进行了单向热压缩变形试验,研究了其在变形温度为320～480 ℃,应变速率为0.0003～1 s-1条件下的热变形行为,建立了基于动态材料模型的功率耗散效率因子η图,并对热加工图进行了组织验证。结果表明：合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,在高温区变形机制为动态回复,在低温区变形机制为动态再结晶,主要与合金变形过程中的析出相有关;随着应变量的增大,峰区的η值逐渐升高;当真应变为1.2时,在变形温度为440 ℃,应变速率为0.1 s-1时,η达到峰值且为48%,合金发生了动态再结晶,晶粒细化且无内裂纹。该结果为2A12铝合金实际热加工工艺的优化提供了理论依据。     

变形条件对AZ61镁合金力学行为的影响

用热模拟实验机对AZ61镁合金在变形温度为150℃～400℃,应变速率为0.01s-1～10s-1的条件下进行压缩变形,研究不同变形条件下AZ61镁合金的力学响应。结果表明,AZ61镁合金压缩变形时表现出动态再结晶特征,随温度上升,再结晶容易发生且应力峰降低;随变形速率增加,发生再结晶转变的临界应变增大。相比之下,变形温度对AZ61合金力学行为的影响要大于应变速率的影响。