锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法 采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果 锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987～1 027℃/0.026～0.01 s^-1和1 070～1 100℃/0.026～0.01 s^-1,最优热加工参数分别为1 000℃/0.01 s^-1和1100℃/0.01s^-1。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合...     

新型铝奥氏体耐热合金的高温塑性变形行为和热力工性能

新型含铝奥氏体耐热合金(AFA)进行压缩热模拟试验,使用OM和EBSD等手段研究了这种合金在950~1150℃和0.01~5 s^-1条件下的微观组织演变、建立了基于动态材料模型热加工图、分析了变形参数对合金加工性能的影响并按照不同区域组织变形的特征构建了合金的热变形机理图。结果表明：新型AFA合金的高温流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响。在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.18~10 s^-1条件下,这种合金易发生流变失稳。在变形温度为1050~1120℃、应变速率0.01~0.1 s^-1和变形温度1120~1150℃、应变速率10^-0.5~10^-1.5 s^-1这两个区间,这种合金发生完全动态再结晶行为且其再结晶晶粒均匀细小,功率耗散因子η达到峰值45%。新型AFA合金的热加工艺,应该优先选择再结晶区域。     

锻态TB6钛合金β相区压缩变形行为和动态再结晶

使用圆柱形试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行锻态TB6钛合金β相区的热压缩实验(变形温度950~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1),研究了合金的高温压缩变形和动态再结晶行为。结果表明,这种合金在β相区的变形激活能为246.7 kJ/mol,其热变形机制是动态再结晶,动态再结晶新晶粒的主要形核机制是弓弯形核。当应变速率为0.01~0.1 s^-1、变形温度为<1000℃时动态再结晶的发展比较充分,变形组织明显细化;当变形温度高于1000℃、应变速率低于0.001 s^-1时,动态再结晶的晶粒明显粗化。在动态再结晶的晶粒尺寸D与Z参数之间存在着相关性,其函数关系为D=6.44×10²·Z^-0.1628。     

GH4169合金变应变速率热变形过程动态再结晶动力学行为及建模

目的 研究变应变速率高温变形过程中GH4169合金动态再结晶行为和晶粒组织的演变机理.方法 在不同变应变速率工况下对GH4169合金进行高温压缩实验,分析了变形参数对动态再结晶行为与晶粒组织的影响规律,建立变应变速率工艺下GH4169动态再结晶动力学和晶粒尺寸预测模型.结果 随着第一阶段真应变的增加或第一阶段/第二阶段...     

7B04包铝复合板热变形行为及其对组织演变的影响

利用热模拟实验研究7B04包铝复合板在变形温度为380~450℃和应变速率为0.1~30 s^-1的热压缩性能,结果表明:随着真应变的增加,热加工图失稳区逐渐向高应变速率区域扩展。最适宜的热加工区域为:温度380~410℃,应变速率5~30 s^-1。采用EBSD技术对变形后的组织进行表征,结果表明:随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶晶粒趋向于晶界平直化及晶界取向差逐渐增加的方向演变。包铝层在变形过程中主要发生连续动态再结晶,而7B04基体中同时存在不连续动态再结晶、连续动态再结晶(含几何动态再结晶)。材料最佳的热变形温度为410℃和应变速率10 s^-1,此时7B04基体和包铝层的晶粒尺寸均保持在较小的范围内。     

GH3028镍基合金的热变形动态再结晶及微观组织演变

目的 研究GH3028镍基合金动态再结晶过程中的晶粒尺寸变化情况,明晰微观组织形貌的演变规律。方法 利用DST3000PC型动态热模拟实验机,在温度为1 050～1 300℃、应变速率为1×10^-3～1×10^-1 s^-1、最大应变量为58%的条件下对GH3028镍基合金进行热压缩实验,通过构建动态再结晶和晶粒尺寸演变数值计算模型并结合实验进行验证。结果 峰值应力随温度的上升而有所下降,在1050～1300℃温度范围内,温度越高,合金试样越容易趋于稳态,动态再结晶特点越为明显。通过对实验数据进行优化和拟合,根据峰值应力值计算出热变形激活能Q为516 kJ/mol,进而求解出热变形方程。建立动态再结晶模型及晶粒尺寸模型,观察动态再结晶过程中的微观组织,发现当温度、应变速率不变时,动态再结晶的体积分数随应变量的增大而增大。温度的提升会显著增大动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸。晶粒尺寸受温度和应变速率的双重影响逐渐趋于稳态变化。结论 通过对模型预测值与实际实验数据进行对比,发现该模型可以实现对晶粒尺寸变化的预测,模型预测平...     

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^-1增加到30 s^-1,合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^-1时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^-1时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001～1 s^-1)的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1～30 s^-1)的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。     

GH4720Li合金粗晶组织热变形细化预测研究

目的 研究不同变形参数下GH4720Li合金动态再结晶行为,建立GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶细化的预测模型,为铸态初轧GH4720Li合金锻造工艺参数制定、粗晶组织消除、细晶组织获得提供理论支撑。方法 在温度为1 030～1 150℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下,对铸态初轧GH4720Li合金粗晶组织进行了热压缩实验,分析了不同变形参数下合金的动态再结晶行为。研究了合金动态再结晶演化机制,构建了GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶预测模型和晶粒尺寸模型,并结合实验对模型的准确性进行了验证。结果 在合金热压缩过程中,流变应力表现出明显的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡特征,粗晶组织动态再结晶细化程度可以通过流变应力变化间接反映。根据应力–应变数据计算得到合金的热变形激活能为1 230.48 kJ/mol,确定了Z参数与峰值应变和临界应变之间的关系,发现峰值应变和临界应变与Z参数均呈线性关系。通过观察合金微观组织发现,在变形过程中发生了非连续动态再结晶和连续动态再结晶,2种变形机制共同影响着粗晶组织的演化,所建立的动态再结晶细化模型和动态...     

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图

在变形温度为750～1000℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明：合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900～1000℃、应变速率0.04～0.16 s^-1,在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。     

GH4169合金Delta工艺中的变形行为和微观组织演变

在950-1010℃用GH4169合金的Delta工艺进行应变速率为0.005-0.1 s-1的等温恒应变速率压缩实验,系统研究了δ相对合金热变形行为和微观组织演变的影响。结果表明:初始δ相含量分别为0、3.65%和8.14%的GH4169合金的真应力–真应变曲线均为具有单峰特征的曲线,其本构方程均满足双曲正弦函数,变形激活能分别为441.3、445.8和487.7 kJ/mol;3种合金在热变形过程中的主要软化机制均为动态再结晶;在相同变形条件下,随着δ相含量的增加,动态再结晶临界应变显著降低,再结晶晶粒尺寸减小,再结晶体积分数增大;其中固溶态合金的再结晶形核方式主要为基体γ相的晶界弓弯形核,而预析出δ相的合金中δ相与基体γ相的相界也是再结晶形核的有利位置。由此可见,δ相的存在能促进动态再结晶的发生。     

GH4706合金的热变形行为与显微组织演化

在Gleeble 3800热模拟试验机上进行GH4706合金的热压缩实验,研究了变形温度为900～1150℃、应变速率为0.001～1s-1范围内合金的热变形行为.结果表明:GH4706合金的真应力真应变曲线呈现出流变软化特征,随变形温度增加或应变速率减小,峰值应力逐渐降低,峰值应变逐渐减小.合金的本构关系可由双曲正弦函数描述,变形激活能为435.36kJ/mol,应力指数为4.13.合金的显微组织演化机制与Z参数密切相关,高Z值条件下主要发生动态回复,低Z值条件下主要发生动态再结晶与再结晶晶粒粗化.GH4706合金发生完全动态再结晶且不发生晶粒粗化的临界lnZ值为35.     

TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学

使用圆柱形TB6钛合金试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行热模拟压缩实验(变形温度为825~1100℃,应变速率为0.001~1 s^-1)。对采集的流变数据进行加工硬化率处理,确定动态再结晶体积分数,研究了TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学。结果表明,流变应力随着变形温度的降低或应变速率的提高而增大,流变曲线呈现出动态再结晶类型的特征。随着应变速率的降低和变形温度的提高,动态再结晶的体积分数和晶粒尺寸增大。在变形温度高于950℃、应变速率低于0.001 s^-1条件下,动态再结晶的晶粒严重粗化。动态再结晶动力学曲线经历缓慢增加—快速增加—缓慢增加三个阶段,呈现出典型的“S”型特征。确定了动态再结晶的体积分数达到50%时的应变,建立了TB6钛合金的动态再结晶动力学模型。     

Ti-6Al-4V合金热压缩过程中的动态再结晶

在变形温度为870~960℃、应变速率为5×10^-4 s^-1~5×10^-2 s^-1的条件下对Ti-6Al-4V合金进行单道次等温压缩实验,测出其应力-应变曲线并建立KM模型、Poliak-Jonas模型和Avrami模型,较为系统地描述了这种合金动态再结晶过程中的流变应力、临界应变量、组织演变动力学等的特征。将动态再结晶组织的转变体积分数引入Prasad功率耗散率模型,得到了Ti-6Al-4V合金动态再结晶过程中能量的变化规律并结合微观组织表征揭示了这种合金的动态再结晶机理。结果表明：随着变形温度的提高和应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的动态再结晶临界应变量减小,组织转变的体积分数增大。发生完全动态再结晶时的功率耗散率大于0.34,形核机制为位错诱导的弓出形核机制。     

奥氏体铁镍基耐蚀合金热变形行为及加工图分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了UNS N08028(028)合金在温度950～1 200℃和应变速率0.001～10 s^-1条件下的热变形行为。分析了合金的流变应力曲线、变形激活能及变形机制，明确了加工图能耗峰值与动态再结晶(DRX)晶粒尺寸、体积分数、σ析出相等微观组织演化规律，确定了合金最优加工路径。结果表明，028合金加工图存在五个能耗峰值区与DRX形核和生长过程密切相关：高应变速率区域的能耗峰值与DRX形核有关；低温低应变速率区域能耗峰值与DRX形核和生长有关；高温低应变速率区域的能耗峰值与DRX生长相关。温度低于1 000℃时，σ析出相对DRX形核产生影响，低应变速率(<0.01 s^-1),粗大σ相促进DRX形核，形成典型“链状结构”,出现能耗峰值。高应变速率(>0.1 s^-1),细小σ析出相抑制DRX形核，导致局部应力集中，材料发生失稳。最后，利用加工图分析确定了028合金最优加工路径：开始于1 150～1 200℃,1～10 s^-1,结束于1 100～1 1...     

NiPt15合金热变形行为及微观组织演变规律

本研究采用Gleeble-3500热模拟机对NiPt15合金高温热变形过程进行研究,设定NiPt15合金变形温度为950～1150℃,变形速率为0.01～3 s-1.通过分析热变形过程中NiPt15合金在不同条件下的真应力-应变曲线,建立了双曲正弦型Arrhenius本构关系模型,并拟合模型各参数对合金变形量的依赖性.通过对热变形组织及显微硬度的表征,研究试样各区域热变形组织的差异,分析温度、变形速率、lnZ对动态再结晶及材料维氏硬度的影响.结果表明:NiPt15合金真应力-应变曲线包括三种不同变化趋势,各变形速率下对应的趋势变化临界温度值不同;应变激活能不大于476.85 kJ/mol;升高温度并且降低变形速率能提高再结晶比例至完全动态再结晶,形核机制为非连续性动态再结晶,主要以晶界弓出和反复生成孪晶为再结晶晶粒提供形核位置;当lnZ小于38.89时,晶粒尺寸与lnZ呈负相关性,当lnZ大于38.89时,晶粒尺寸与lnZ关系不明显;硬度与lnZ在本次实验条件下呈正相关性.     

低碳Q690qENH高强桥梁钢的动态再结晶行为

对低碳Q690qENH高强桥梁钢进行压缩实验,研究了动态再结晶行为。结果表明,在低碳Q690qENH高强桥梁钢的轧制热变形过程中,其软化以动态回复为主,只在0.1 s^-1和0.2 s^-1低应变速率下才发生明显的动态再结晶.通过计算将应力因子α修正为0.0099 MPa^-1,得到了实验钢的动态再结晶激活能,建立了动态再结晶动力学模型。采用P-M-K法确定了εc/εp约为0.72,且峰值应变与Z/A满足幂函数关系,建立了动态再结晶临界应变模型,其计算值与热变形中的显微组织演变规律一致。研究了温度对动态再结晶过程中界面迁移速率的影响规律。     

GH4706合金的动态再结晶与晶粒控制*

采用双锥压缩实验结合有限元数值模拟, 研究了变形温度、变形量对GH4706合金动态再结晶(DRX)与η相的影响, 分析了发生DRX的临界条件, 探讨了利用η相细化晶粒的方法。结果表明: GH4706合金DRX机制为应变诱发的不连续原始晶界弓出; 临界DRX温度(T_DRX)为975℃, 而临界变形量(ε_DRX)则取决于变形温度与变形生热。由于η相的溶解温度近于T_DRX, 当合金在略低于T_DRX温度变形时, 有部分η相残留, 具有阻碍亚晶界或晶界迁移的效果。由此, 对GH4706合金在变形温度低于T_DRX条件下进行大变形, 可利用η相与再结晶的交互作用, 细化合金晶粒。     

固溶处理对GH4169G合金蠕变的影响

研究了固溶处理温度对GH4169G合金晶粒组织、晶界析出和蠕变的影响。结果表明,随着固溶处理温度的提高(由980℃提高到1020℃)GH4169G合金的晶粒尺寸明显增大,晶界d相的尺寸和数量明显减少,晶内g″相的析出变化不大;合金的650℃/700 MPa稳态蠕变速率明显降低,表观蠕变激活能明显增大,蠕变断裂寿命显著延长。固溶处理温度对680℃/725 MPa的蠕变性能有相同的影响趋势,但其程度减弱。孪晶的形成是GH4169G合金的重要蠕变机制。提高固溶处理温度使晶界d相的析出减少,晶界滑动蠕变速率降低;同时使晶粒度增大,形成孪晶的阻力增大,晶粒蠕变速率降低。     

700℃超超临界锅炉材料GH4700镍基合金组织演变研究

通过热压缩实验、组织分析同时结合热力学和动力学计算方法,对700℃超超临界锅炉材料GH4700镍基合金组织演变进行研究,结果表明:GH4700镍基合金具有较高的变形温度和应变速率敏感性,随着变形温度的下降和应变速率的增大,合金的流变应力迅速升高,其动态再结晶形核方式为典型的应变诱导晶界迁移形核;其热变形激活能及晶粒长大激活能分别为345.0948kJ/mol和252.05kJ/mol。     

GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变

为研究GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变规律,采用金相显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)对30%,50%两种断面收缩率下GH4169合金楔横轧件表层与心部的微观组织、晶体取向及织构进行分析。结果表明:GH4169合金楔横轧加工过程中,随着动态再结晶的发生,晶体取向逐渐变得随机化分布;轧制表层大角度晶界数量较轧件心部多,轧件表层织构强度变化不大,心部织构强度明显增强;经过楔横轧变形后织构发生转动,原始态织构类型为{001}〈110〉,{111}〈110〉,{111}〈011〉,轧制后主要织构类型为{001}〈010〉,{112}〈110〉,{110}〈111〉,{110}〈112〉;GH4169合金楔横轧件动态再结晶及织构演变规律是由楔横轧特殊变形特点决定的。