Fe-32Ni合金高温变形与再结晶行为

在温度１１７３～１３２３Ｋ、形变速率２×１０－５～２×１０－１ｓ－１的试验条件下,研究了Ｆｅ３２Ｎｉ合金的高温压缩变形与再结晶行为。结果表明,高温变形时应力应变曲线上峰值应力σｐ与温度Ｔ和形变速率ε之间符合下式关系：Ｚ＝ε·ｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）＝Ａ（ｓｉｎｈ（ασｐ））ｍ。其高温变形的表观激活能Ｑ约为３７８ｋＪ／ｍｏｌ,与该合金中Ｆｅ的自扩散激活能Ｑｓｄ相当,高温变形由空位扩散所控制     

Fe-32%Ni合金低温强变形过程的奥氏体晶粒细化

Fe-32%Ni合金在形变温度550℃、形变速率2×10-2s-1的试验条件下,经过长、宽、高三个方向的多道次轮流压缩变形后,其奥氏体晶粒得到明显细化。通过金相组织观察,形变带扫描电镜观察、晶界取向差EBSD分析,认为其发生了低温动态再结晶,其机理为:随着不同方向的强烈塑性变形,形变带复杂化,相互交割,将原始晶粒有效地分割细化,从而形成许多小亚晶,随着后续变形,这些小亚晶逐渐倾转导致亚晶界逐渐大角化,最终形成相互独立的新晶粒。     

铸态Mg-Zn-Zr-Gd合金的热压缩变形行为

为了研究Mg-Zn-Zr-Gd合金的热压缩变形行为,采用Gleeble-3500型热模拟试验机,在变形温度为300～400℃,变形速率为0.001～1 s^-1条件下对合金进行热压缩实验。分析了在不同的热压缩条件下合金的真应力-真应变曲线,通过引入Z参数建立了相关流变应力本构方程,同时观察了合金的微观组织演变。结果表明：合金在热压缩变形过程中主要发生了动态再结晶,且合金的流变应力随着应变速率降低和温度升高而减小。在低变形温度或高应变速率下进行热压缩变形时,再结晶晶粒比较细小,但是动态再结晶进行不充分,动态再结晶仅仅发生在晶界处且分布不均匀,仍然存在原始大晶粒。随着变形温度的升高和应变速率的降低,再结晶区域明显增加,再结晶晶粒也逐渐长大。根据热加工图分析得到合金最佳的热加工成形工艺区域为：温度为350～400℃,应变速率为0.1～1 s^-1。     

60NiTi合金的热变形行为及本构方程

60NiTi合金具有强度高、耐磨性好等一系列优异的性能。但由于它难热成型,因此大大限制了在工业领域的广泛应用。为了确定60NiTi合金最优的热加工工艺,研究了铸态60NiTi合金在750～1 050℃,0.01～1 s^-1变形速率下的热变形行为,并采用包含Arrhenius项的Z参数法构建了高温变形本构方程。结果显示：仅在1 000℃、1 s^-1速率下高温变形时60NiTi合金发生了明显的动态再结晶,温度升高能提高60NiTi合金的热成型性能。在高温(1 050℃)大变形速率下(1 s^-1)加工60NiTi合金的热成型性能最好。     

Cu-Ni-Si-P合金热变形行为及热加工图

采用高温等温压缩试验,对Cu?Ni?Si?P合金在应变速率0.01~5?1、变形温度600~800°C条件下的高温变形行为进行了研究,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。根据实验数据与热加工工艺参数构建了该合金的热加工图,利用热加工图对该合金在热变形过程中的热变形工艺参数进行了优化,并利用热加工图分析了该合金的高温组织变化。热变形过程中Cu?Ni?Si?P合金的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的提高而增大,该合金的动态再结晶温度为700°C。该合金热变形过程中的热变形激活能Q为485.6 kJ/mol。通过分析合金在应变为0.3和0.5时的热加工图得出该合金的安全加工区域的温度为750~800°C,应变速率为0.01~0.1 s?1。通过合金热变形过程中高温显微组织的观察,其组织规律很好地符合热加工图所预测的组织规律。     

Fe-0.1C-5Mn中锰钢热变形行为研究

通过Gleeble-3500热机械模拟机研究了Fe-0.1C-5Mn中锰钢在950～1 150℃变形温度、0.001～1 s^-1应变速率下的高温变形行为。根据单道次热压缩的真应力-真应变曲线,分析了变形条件对流变应力的影响,发现高温和低应变速率有利于动态再结晶的发生。引入Zener-Hollomon参数,建立本构方程,得到钢的热变形激活能为256.317 kJ/mol。通过对试验数据的拟合,建立了中锰钢动态回复和动态再结晶的分段流变应力模型,结果表明：模型预测值与试验值吻合较好,证明了所建模型的可靠性。     

GH4141高温合金热变形行为及组织演变

通过热压缩实验研究了经均匀化处理后的GH4141合金在变形温度为1000～1200℃和应变速率为0.01-5 s^-1条件下的热变形行为,构建了GH4141合金的热变形本构方程,并分析了热变形过程中微观组织的演变规律。结果表明,GH4141合金的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的升高和应变速率的减小而显著降低。当变形温度为1100～1150℃时,由于动态再结晶的发生,动态软化逐渐与加工硬化达到平衡,流变应力基本不变,真应力-真应变曲线趋于平稳状态。基于Zener-Hollomon参数的双曲正弦模型可以很好地描述GH4141合金热变形过程中峰值应力与变形温度和应变速率的关系。GH4141合金热变形过程中的再结晶程度随着变形温度升高、应变速率减小和变形量增加而增加。当变形温度≥1100℃,应变速率为0.01～0.1 s^-1,变形量≥50%时,合金发生完全动态再结晶。     

Ni63W30Co5TiAl合金高温塑性变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在1000～1250℃温度范围,以0. 01～10 s~(-1)应变速率对Ni63W30Co5TiAl合金进行轴向热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线,并对Ni63W30Co5TiAl合金不同变形条件下的变形组织进行了系统观察与分析。结果表明,Ni63W30Co5TiAl合金流变曲线表现为典型的动态再结晶软化类型,流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而逐渐增加;在1150～1200℃温度范围,Ni63W30Co5TiAl合金可获得细小均匀的等轴完全动态再结晶晶粒组织,而当变形温度高于1200℃时,合金的完全动态再结晶晶粒发生长大;另外,计算得到Ni63W30Co5TiAl合金的热变形激活能Q为398. 9403 kJ·mol~(-1),临界应变ε_c和稳态应变ε_s与ln Z近似呈线性增长关系。基于双曲正弦函数模型建立了Ni63W30Co5TiAl合金的峰值应力热变形本构方程。     

22Cr-5Ni-3Mo-N高合金钢热变形行为研究

研究了22Cr-5Ni-3Mo-N高合金钢在热压缩过程中不同变形温度和变形速度下的热变形行为,并建立了双曲正弦函数、幂函数和指数函数本构方程。结果表明,在一定的变形速度范围内,在相同的应变和变形速度条件下,随着变形温度的提高,流变应力下降;在相同的应变和变形温度条件下,随着变形速度的提高,流变应力增加;但是当变形速度达到50/s时,应力应变曲线呈现波动状态,发生了塑性失稳。并且,双曲正弦函数、幂函数和指数函数本构方程的相关系数分别为0.998、0.984和0.979,表明双曲正弦函数型本构方程计算应力值与实验真实值最吻合。     

Mg-8Li-2Al-1Zn合金的热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-8Li-2Al-1Zn合金进行热压缩实验,研究了变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s-1条件下的合金热变形行为,并建立了合金的流变应力本构方程及热加工图。结果表明:Mg-8Li-2Al-1Zn合金的流变曲线均属于动态再结晶型,流变应力随着温度升高(应变速率降低)而减小。显微组织的变化验证了动态回复和动态再结晶的发生。Mg-8Li-2Al-1Zn合金流变应力本构关系可以用双曲正弦函数和Z参数准确的描述,平均应力指数为4.62,平均热激活能为139.35 J/mol。根据建立的加工图,预测合金热变形的最佳工艺参数为:523~573 K,0.1~1 s-1。     

GH625合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了GH625高温合金在应变速率为0.001～1 s-1、变形温度为1223～1373 K条件下的热变形行为。结果表明:当变形温度一定时,随应变速率的升高,合金的峰值应力σp和稳态流动应力σs及对应的应变εp和εs均升高;当变形速率一定时,随变形温度的升高,σp和σs以及εs均降低,但εp基本保持不变。GH625合金在热压缩变形过程中应变速率的降低和变形温度的升高均有利于动态再结晶的发生;根据应力-应变曲线,通过线性回归获得GH625合金的本构方程。     

锻态GH4742合金的热变形行为及组织性能演变

利用单道次等温压缩实验获得了锻态GH4742合金在变形温度为 1020~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s_^-1、真应变为0.65时的真应力-应变曲线,构建了GH4742合金的热变形本构方程和热加工图,并采用SEM、EBSD等研究了热变形过程中微观亚结构以及γ′相的演变规律,建立了变形工艺条件-组织形态差异-性能变化之间的关联性。结果表明：合金的组织性能演化机制与Z参数密切相关,1080 ℃低温变形时,应变速率由0.001 s_^-1增加至1 s_^-1后,lnZ值由75.6增加至82.6,热效应增强,小角度晶界比例降低,动态再结晶比例增加,组织发生细化,基体硬度增加;1110 ℃高温变形时,随着应变速率增加,lnZ值由74增加至78.5,位错滑移和晶界迁移减缓,小角度晶界比例增加,动态再结晶比例降低,加工硬化程度增加,基体硬度增加。GH4742合金不发生动态再结晶晶粒粗化的临界lnZ值为73。结合热加工图和变形组织分析得出锻态GH4742合金良好的加工区域为变形温度1110～1150 ℃、应变速率0.01～0.1s_^-1。     

GH2907合金热变形本构方程

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温热压缩实验,分析了GH2907合金在变形温度950℃~1100℃、应变速率0.01s_-1~10s_-1、变形量60%条件下的高温流变行为。结果表明：合金的流变应力随着变形温度的升高或应变速率的降低而显著降低。利用Arrhenius双曲正弦方程和Zener-Hollomon参数计算得出合金的热变形激活能Q为463.043kJ.mol_-1;合金的应力-应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对DRX体积分数均具有显著影响。基于应力-位错关系和DRX动力学,建立了加工硬化-动态回复和动态再结晶两个阶段的机理型本构模型,可用于描述流变应力与应变速率和变形温度之间的关系。误差分析相关系数R为0.987,预测值与实验值吻合良好,可用于表征预测GH2907合金的热变形行为。     

喷射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg合金的热变形行为(英文)

通过等温压缩试验,对喷射成形Al-22Si-5Fe-3Cu-1Mg合金在试验温度为350～500℃和应变速率为0.001～0.1s1条件下的热变形行为进行研究。在开始变形阶段,加工硬化是主要的影响因素,流变应力迅速达到最大值,随后持续降低,这时加工硬化的趋势和流变软化的趋势相平衡,应力曲线几乎趋于稳定。采用双曲正弦函数建立的本构方程来描述合金的变形行为,热变形激活能为312.65kJ/mol。为了防止初晶硅相的长大,热挤压的温度不超过500℃。     

Cu-0.5Cr-0.1Zr合金的热压缩变形行为

通过热压缩试验研究了Cu-0.5Cr-0.1Zr合金在600~750 ℃/0.001~1.0 s^-1时的热变形行为。结果表明,Cu-0.5Cr-0.1Zr合金的高温流变应力,动态再结晶临界值和动态再结晶软化效应与变形温度和应变速率密切相关。利用Arrhenius方程计算了Cu-0.5Cr-0.1Zr合金的热激活能Q和Z参数,分别为244.94 kJ/mol、Z=ε·exp(244.94×10³/RT)。采用3种方法进行了动态再结晶临界值的计算,结果证明Poliak-Jonas准则具有最高的精度,并建立了动态再结晶临界值的本构方程。利用动态再结晶的净软化效应η值,讨论了热变形过程中动态再结晶的软化行为。最后,建立了Cu-0.5Cr-0.1Zr合金的热加工图,确定最佳的热加工参数为680~750 ℃,0.001~0.03 s^-1,并详细介绍了功率耗散系数与动态再结晶晶粒尺寸之间的关系。     

两种冶炼工艺下A286高温合金的热变形行为

为了探究真空感应+真空自耗(VIM+VAR)和电炉+精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)两种工艺冶炼A286高温合金的热变形行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度950~1150 ℃和应变速率0.01~10 s^-1范围内进行热压缩试验。基于摩擦和绝热加热修正后的真应力-真应变曲线和应变硬化率曲线建立了A286合金的Arrhenius本构方程,确定了VIM+VAR合金和EAF+LF+VAR合金的热激活能分别为358.15和372.54 kJ·mol^-1。利用临界应变和动态再结晶体积分数50%应变引入动态再结晶速度参数k_v,建立新的动态再结晶模型。采用Prasad 准则绘制两种钢在应变0.2、0.5和0.9下的热加工图,并结合组织分析,确定VIM+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~10 s^-1;EAF+LF+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~3 s^-1,得出VIM+VAR合金的热加工区间较宽,其热加工性能优于EAF+LF+VAR合金。     

Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形行为研究

乏燃料后处理强酸、强氧化性、强放射性的工作环境,对后处理溶解器选材、加工工艺提出了严苛要求。本论文研究了自主设计Zr-1.0Ti-0.35Nb合金在670 ~ 750 ℃温度范围、三种不同应变速率0.01、0.1和1 s_-1^条件下的热压缩变形行为,分析了热压缩过程中该合金的微观组织特征,并基于峰值应力构建了其热变形本构模型。结果表明,应变速率和变形温度对Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形过程具有显著影响,流变应力随应变速率增加而增大,随变形温度的增加而减小,达到峰值应力后流变曲线呈现明显动态再结晶特征;提高变形温度有助于发生动态再结晶和晶粒长大;基于Arrhenius本构方程计算得到Zr-1.0Ti-0.35Nb合金的热变形激活能为225.8 kJ/mol,硬化指数为5.62,说明合金元素Ti使锆合金的热变形激活能升高;实验值与预测值之间的相关系数为0.97,平均相对误差为6.15%,证实此本构方程预测Zr-1.0Ti-0.35Nb合金流变应力的准确性,能够为新型锆合金热加工工艺优化提供理论指导。     

Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.2Mg合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,对Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金在550～900℃温度范围和0. 001～10 s~(-1)应变速率条件下进行了热变形试验,绘制了其真应力-真应变曲线,利用光学显微镜分析了其在热变形过程中的组织演变。绘制了合金的热加工图,找出热变形过程中最适宜的热加工参数。结果表明:合金的流变应力随温度的降低和应变速率的提高而增大;在热变形过程中,合金组织的演变对温度和应变速率有很高的敏感性,高温低应变速率有利于促进动态再结晶的发生;Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金适宜的热加工参数范围为:变形温度为850～900℃,应变速率为0. 01～0. 07 s~(-1)。