Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr合金热变形行为及微观组织研究

本文采用Gleeble-1500B热模拟试验机研究了铸造 Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr稀土镁合金在变形温度为200~400℃、应变速率为0.001~0.1 s?1,变形程度为30%条件下的高温压缩变形行为,分析了实验合金在高温变形过程中应力与应变速率和变形温度之间的关系。结果表明,Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr镁合金热变形时,变形温度和应变速率是影响合金热变形性能的重要因素。应变速率越低,温度越高时更容易发生再结晶。提高变形温度和变形量、降低应变速率,均使动态再结晶程度增加,晶粒尺寸加大。     

Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金等温压缩变形行为

在温度523~723 K和应变速率0.001~1 s-1范围内,利用Geeble-1500热模拟试验机,对均匀化态的Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金进行等温压缩试验,并获得了应力应变曲线。研究了变形工艺参数对该合金流变应力的影响规律,计算了热变形激活能,建立了本构模型。结果表明,Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金在变形过程中真应力随变形温度的升高而降低,随应变速率升高而升高,该合金的流变应力曲线可以用双曲正弦函数来描述。并求得该合金的热变形激活能为181.902 6 k J/mol。     

Mg-9Y-3Zn-0-5Zr合金的热变形行为

用Gleeble-1500热／力模拟机研究Mg-9Y-3Zn-0、5Zr镁合金在应变速率为0.001～0.1／s,变形温度为543～743K下的热变形行为,分析实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及温度之间的关系,计算变形激活能和应力指数,并讨论热压缩过程中的组织变化。结果表明：在同一变形温度下,实验合金的真应力水平随应变速率的增加而增加,随温度的提高而降低且表现出明显的再结晶特征。当变形温度在643～693K时,激活能变化不大;当温度大于693K时,激活能随温度升高而增大。当温度达到693K时,合金发生了完全再结晶。Mg-9Y-3Zn-0．5Zr合金在693K挤压后的抗拉强度为340．0MPa,伸长率为16．2％;该合金在时效后的抗拉强度为396．4MPa,伸长率为6％,时效抗拉强度明显上升。     

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773K,应变速率为0.001～1s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图.结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773K,应变速率为0.1s-1左右的区域,和变形温度小于750K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773K,应变速率为0.001～0.01s-1.     

Mg-Zn-Zr-Y-Nd合金高温压缩变形行为及流变应力ANN模型

在温度523 K~723 K和应变速率0.001 s-1~1 s-1范围内,对均匀化态的Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金进行等温恒应变速率压缩试验,并获得了应力-应变曲线。研究了变形工艺参数对该合金流变应力的影响规律,建立了流变应力的反向传播(BP)神经网络预测(ANN)模型。结果表明,Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金在变形过程中真应力随变形温度的升高而降低,随应变速率升高而升高。神经网络模型能精确地预测热压缩过程中的流变应力,通过预测模型可以获得样本数据值范围内的非样本数据变形条件下的流变应力值,其预测结果充分反映了该合金在高温变形特征,平均误差为1.2%。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩行为及晶粒尺寸的研究

采用Gleeble-3500热压缩实验机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度360～480℃、应变速率0.001～1 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行高温压缩实验研究。分析了应变速率和变形温度对该合金在高温变形时流变应力的影响,引入温度补偿应变速率因子Z构建合金高温流变应力的本构方程;研究了合金在不同压缩条件下的组织变化及动态再结晶晶粒尺寸,为后续有限元组织模拟提供了实验依据。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线具有动态再结晶曲线的特征。动态再结晶的再结晶晶粒尺寸随温度的降低、应变速率的增大而减小;而且峰值应力也随再结晶晶粒尺寸的减小而增大。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金形变软化行为及本构方程建立

使用型号为Gleeble-3500的热压缩实验机进行热压缩实验,在实验中调控温度和应变速率,绘制流变应力曲线图并进行分析。对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度为360~480℃、应变速率为0.001~1 s^-1、并且热压缩试样的最大变形程度为60%条件下的形变软化现象进行了研究。经研究发现,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的形变软化行为主要受其在不同变形条件下的动态再结晶行为的影响。设定材料常数α、n、A和Q与应变构建影响关系,将应变考虑在内后,建立了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金本构方程,其平均变形激活能为232.54 kJ·mol^-1。进行了误差检验,得到的峰值应力的实验值与计算值的平均相对误差的绝对值仅为5.5%,说明了建立的本构模型精度较高。     

Mg-5Y-0.5Ce-0.5Zr合金的热压缩行为

在变形温度为300～450 oC、应变速率为0.01～1 s-1的条件下进行热压缩试验,对Mg-5Y-0.5Ce-0.5Zr镁合金的热变形行为进行了研究。结果表明,在热压缩变形过程中,该合金的流变应力随着变形温度和应变速率的变化而变化。在同一应变速率下,流变应力随着变形温度的增高而降低;在同一变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而减小。该合金热压缩流变应力的本构方程可采用双曲正弦形式构建,热变形激活能Q为253 kJ/mol。     

Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr合金的热变形行为及微观组织

本文采用Gleeble-1500B热模拟试验机研究了铸造Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr稀土镁合金在变形温度为200~400℃、应变速率为0.001~0.1 s~(-1),变形程度为30%条件下的高温压缩变形行为,分析了实验合金在高温变形过程中应力与应变速率和变形温度之间的关系。结果表明,Mg-2.5Nd-1.0Zn-0.5Zr镁合金热变形时,变形温度和应变速率是影响合金热变形性能的重要因素。应变速率越低,温度越高时更容易发生再结晶。提高变形温度和变形量、降低应变速率,均使动态再结晶程度增加,晶粒尺寸加大。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金高温本构方程及加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.6Zr合金在300℃~500℃、应变速率0.001s-1~1s-1时的高温流变行为,获得了合金的真应力-应变曲线。实验结果表明,随着温度上升、应变速率下降,合金的流变应力、峰值应力和峰值应变均减小。利用真应力-应变数据,进行数值拟合、回归计算,求得合金的热变形激活能Q为273.4kJ·mol-1,并建立该合金的流变应力本构模型,该模型结果与实验数据的最大误差小于5%。同时,根据动态材料模型,计算并得到了该合金在不同真应变下的热加工图,分析了其变化规律。并以真应变为0.7的热加工图为依据,结合材料的微观组织,确定了该合金的最佳变形工艺为480℃/0.01s-1。利用金相图解释了各失稳区的组织演变特点。     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.     

Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的热变形工艺研究

在Gleeble-1500热模拟实验机上对Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金进行等温压缩试验,建立了该合金在变形温度为350～500℃、应变速率为1～10 s-1条件下的热加工图。利用光学显微镜和扫描电镜观察了不同变形程度下合金的组织和热裂纹,确定了适宜的变形参数。结果表明:Al-6Zn-2Mg-0.2Sc-0.1Zr合金高温变形的峰值应力随变形温度的升高而降低,其适宜的热加工温度和应变速率范围为:T440℃,1.4 s-1ε3.5 s-1,单道次变形量小于60%。     

Mg-Zn-Cu-Zr镁合金的热变形行为和加工图(英文)

在温度523～673K,应变率0.001～1s-1条件下,使用Gleeble3800热模拟机研究一种新的四元Mg-6Zn-1.5Cu-0.5Zr合金的变形行为。结果表明,流变应力随着变形温度的升高或随着应变率的下降而减小。采用依赖于应变的本构方程和前馈反向传播人工神经网络来预测流变应力,其结果与实验数据吻合很好。热加工图表明,对于经T4处理的Mg-6Zn-1.5Cu-0.5Zr合金的热加工,其最佳工作条件为温度643～673K,应变速率0.001～0.01s-1。     

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金热变形行为与加工图

在Gleeble-1500热/力模拟机上,对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr镁合金进行高温压缩试验,压缩时设定应变速率范围为0.001～1 s-1,温度范围为623～773 K,最大真应变为1.3;研究该合金高温变形时流变应力与应变速率、变形温度之间的关系及变形过程中的微观组织演化;计算塑性变形表观激活能及相应的应力指数;建立该合金的加工图。结果表明:在该合金的加工图中,功率耗散系数η随应变速率的降低及温度的升高而不断增加,失稳区域随应变量的增加而扩大;综合得出该合金的最佳实际变形工艺为温度723～773 K、应变速率0.1～1 s-1。     

粗晶Mg-6.8Gd-4.5Y-1.1Nd-0.5Zr合金高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机研究粗晶Mg-6.8Gd-4.5Y-1.1Nd-0.5Zr镁合金在温度为623～803 K、应变速率为0.005～5 s-1条件下的高温变形行为。结果表明:流动应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;基于Arrhenius方程建立Mg-6.8Gd-4.5Y-1.1Nd-0.5Zr合金高温流变应力本构模型;在723 K、应变速率0.05 s-1条件下,显微组织出现大晶粒被细小晶粒包围的"项链"组织特征,局部晶粒交结处出现微裂纹与孔洞;根据实验结果,合金的热加工宜在773 K左右进行。     

铸态Mg-8Zn-1Al-0.5Cu-0.5Mn镁合金的热变形行为和热加工图（英文）

采用热压缩实验研究Mg-8Zn-1Al-0.5Cu-0.5Mn镁合金在温度为200~350°C、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热变形行为。结果表明,流变应力随着应变速率的增加而明显增大,随着变形温度的升高而减小。同时,采用回归分析的方法建立预测合金流变应力的模型,该模型与实验结果能较好地吻合。以动态材料模型为基础建立合金的热加工图,从加工图中可以看出,随着应变的增大,合金的非稳态区域变大,合金在高温和低应变速率下具有良好的加工性。     

Mg-3Zn-1Zr合金热变形行为及其本构模型

采用Gleeble 3800热模拟机测试了Mg-3Zn-1Zr合金在温度为250～350℃、应变速率为0. 01～1 s-1条件下的多组热模拟压缩变形行为。结果表明:合金在热压缩时表现出明显的动态再结晶特征,随应变的增加流动应力先快速增加,然后经过一个缓慢的增加后达到峰值,最后极缓慢的下降并保持稳定。合金热变形时的流动应力对变形温度和变形速率非常敏感,随变形速率的增加而增大,随变形温度的升高而降低。利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立了Mg-3Zn-1Zr合金在高温变形过程中的流变应力本构模型。     

Mg-4Zn-2Y合金的高温拉伸流变本构关系

通过对轧制态Mg-4Zn-2Y合金在不同热变形温度以及应变速率下进行高温拉伸试验,研究了Mg-4Zn-2Y合金在不同工艺参数下进行热变形时流变应力的变化规律,并绘制了热加工图。结果表明,流变应力与变形温度以及应变速率均有关系,热变形温度不变时,材料的最大流变应力会随着应变速率的提高而增大;在应变速率不变时,材料的最大流变应力随着变形温度的升高会逐渐下降。采用双曲正弦修正的本构模型确定了轧制态Mg-4Zn-2Y合金的变形激活能Q=242 233.2 J·mol^-1,应力指数n=8.09。通过热加工图确定了Mg-4Zn-2Y合金的可加工区域为472.15~545.00 K,10^-3~10^-4 s^-1和545.00~672.15 K,10^-4~10^-1 s^-1。     

Mg-Y-MM-Zr合金流变应力模型的建立及应用(英文)

在GLeeble1500D热模拟机上研究Mg-9Y-1MM-0.6Zr(WE91)合金的热变形行为,其变形温度为653773K,变形速率为0.0011s1,变形程度为60%;建立WE91合金流变应力预测模型。结果表明:合金的应力和应变之间的关系受变形温度及变形速率的影响,合金在高温变形过程中的流变应力可以由含Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数表征,建立的数学模型可以很好地预测合金的流变应力,说明该模型可以很好地反映WE91合金的变形本质;合金在真应变为0.1时的平均激活能为220kJ/mol;变形温度和变形速率对WE91合金的变形组织也有明显的影响。     

铸态Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr镁合金热变形行为研究

针对Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr镁合金,研究了其铸态显微组织以及在Gleeble-1500D热模拟机上单向压缩的力学行为。变形速率为0.002~1s-1,变形温度为573~723K,下压量为60%。铸态Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-Zr合金组织由α-Mg基体和网状的共晶构成;变形温度和变形速率对合金的峰值应力有明显的影响,在相同温度条件下,峰值应力随变形速率的增加而升高,在相同的应变速率条件下,峰值应力随变温度的升高而降低;高温条件下的共晶组织的软化也是合金变形抗力下降的重要原因;应变速率为0.1s-1时,合金不连续动态再结晶最为明显,合金易于失效;同时计算出了平均热变形激活能Q为243.5kJ/mol和应力指数n为4.1972,分析得出变形激活能直接受到温度的影响,间接受到应变速率的影响。