铸态27SiMn钢热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1,变形温度为1000~1150℃条件下对铸态27Si Mn钢进行等温恒应变速率压缩试验。通过真应力-真应变曲线,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响规律,建立了铸态27Si Mn钢热变形时的本构方程和热加工图。结果表明,铸态27Si Mn钢高温变形时的峰值应力随应变速率的增大和变形温度的降低而升高;变形激活能为Q=369.0 k J/mol;热变形失稳区域集中在变形温度1000~1060℃、应变速率为1~10 s-1的区域内;最优热加工条件为变形温度1130~1150℃,应变速率4~10 s-1的区域,此时表现为典型的动态再结晶,对应的峰值效率达到35%。     

Q345钢的热加工性研究

采用Q345钢,在Gleeble-3800上进行等温热压实验,实验应变速率0. 01～10 s-1、变形温度850-1 100℃条件下。依据得出的热压缩真应力-应变曲线,基于Arrhenius双曲正弦方程,建立Q345钢的本构方程,并构建相应的动态材料模型(DMM)的热加工图。结果显示:热变形中,随着应变速率的增加,流变应力增加,然而,随温度的增加而流变减小。温度为975～1 100℃、应变速率为1～10 s-1,耗散值较大,表明易发生动态再结晶,具备良好的热加工性能。     

铸态27SiMn钢热成形本构方程的建立

利用热模拟试验机对铸态27SiMn钢在应变速率为0.01¹0 s-1,变形温度为1 00010 s-1,变形温度为1 000¹ 150℃条件下的热成形流变应力行为进行了等温恒应变速率压缩试验。通过真应力-真应变曲线,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响规律。通过线性回归分析计算出铸态27SiMn钢的应变硬化指数n,变形激活能Q,获得了铸态27SiMn钢的热成形流变应力本构方程。     

基于热加工图的TiNiNb合金高温塑性研究

采用热模拟压缩试验研究铸态TiNiNb合金在变形温度为700～1050℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的热变形特征,基于试验结果建立了铸态TiNiNb合金的热变形本构方程.根据动态材料模型,计算并分析合金的热加工图.利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,加热温度为750～880℃、应变速率为0.3～10s-1,或者加热温度为880～950℃、应变速率为0.01～0.5 s-1.     

06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机对06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢进行高温单道次热压缩试验,研究了其在不同变形温度(950～1100℃)和应变速率(0. 01～1 s-1)条件下的热变形行为及组织变化规律,并且根据试验条件下真应力-真应变曲线,推导了该材料的热变形方程和热加工图。研究结果表明:流变峰值应力随温度升高或应变速率降低而降低;变形温度越高,应变速率越低,试验钢发生动态再结晶行为愈发显著。计算出该试验钢的热变形激活能为365. 111 k J·mol-1。基于动态材料模型绘制出不同应变量下的热加工图,其失稳区域和最优热加工区域的分布具有相似性。变形温度在990～1070℃,应变速率0. 0316～0. 1 s-1范围内,材料热加工性能最佳,能量耗散率为43%～45%。     

铸态UNS N10276镍基合金热变形行为研究

系统研究了铸态UNS N10276合金在950~1 250℃、应变速率0. 01~10 s-1变形条件下的热压缩流变行为和微观组织演变。结果表明,UNS N10276合金流变应力值随着变形温度的升高以及应变速率的降低而减小,较高的变形温度以及较小的应变速率有利于动态再结晶的发生。根据UNS N10276合金在热变形过程中的流变行为和组织演变特征,得出该合金适宜在温度为1 050~1 250℃以及应变速率为0. 1~1 s-1的变形条件下进行热加工。此外,根据Arrhenius本构模型中的指数函数方程及流变应力数据,建立了UNS N10276合金的热变形本构模型为Z=εexp(497×10~3/RT)=2. 4×10~(14)exp(0.033σ_(0.5)),其表观激活能Q为497 kJ/mol。     

海洋工程用420 MPa级热轧H型钢热压缩行为及热加工图

针对420 MPa级别海洋工程用热轧H型钢,在800～1 100℃、变形速率为0.01～5 s-1条件下进行了等温单道次轴向热压缩试验研究。根据Gleeble3800热模拟试验机试验结果,绘制应力—应变曲线并获得峰值应力,建立了该级别钢的热压缩变形抗力本构方程及热加工图并对其通过观察形变组织进行验证。结果表明:在0.01～1 s-1较低应变速率下主要以发生动态再结晶为主,第二相粒子沉淀析出使得5 s-1条件下发生加工硬化现象,呈现动态回复;综合分析热加工图与变形后组织得到真应变0.4时的适合热加工工艺区间为温度范围1 000～1 080℃,应变速率0.01～0.5 s-1;真应变0.6时的适合热加工的工艺区间为温度范围1 000～1 060℃,应变速率0.05～0.3 s-1,为后续热加工工艺提供了可靠的保证。     

316L奥氏体不锈钢的高温流变行为

为建立能准确描述316L不锈钢流动特性的本构模型并合理制定其热成形工艺参数,采用圆柱试样在Gleeble-3500热模拟试验机上对316L奥氏体不锈钢进行等温压缩变形试验,研究316L不锈钢在变形温度为900℃~1 100℃、应变速率为0.01s-1~2s-1条件下的流变行为,建立其热变形本构方程。结果表明,变形温度和应变速率对流变应力有明显影响,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的增加而升高。建立了材料常数α,n,lnA,及应变激活能Q与应变之间的非线性关系;316L不锈钢的热变形行为可用包含Arrhenius项考虑应变、应变速率及温度影响的本构方程描述。通过相关系数r、平均相对误差(AARE)对本构方程的准确性进行分析,结果表明,该方程可以准确预测316L不锈钢的高温流变行为。     

汽车用5182铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了5182铝合金在变形温度为573 K～723 K、应变速率为0. 01 s-1～10 s~(-1)、真应变为0～0. 69条件下的高温流变应力行为,建立了5182铝合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:5182铝合金在热变形时,其流变应力呈现出稳态流变特征,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大,但在应变速率ε·≥1 s~(-1)高应变速率下,则出现动态软化现象;可以采用包含Z参数的双曲正弦函数关系来描述5182铝合金高温变形时的流变应力行为;最佳的热变形区域为变形温度400℃～420℃、应变速率0. 01 s~(-1)～0. 1 s~(-1)。     

新型Ti-V-Mo系钛合金热变形行为及热加工图研究

通过高温热压缩试验研究Ti-555钛合金热变形过程中变形温度、应变速率对流变应力的影响,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出Ti-555本构方程,并依据动态材料模型建立了ε=0.6时的热加工图。结果表明,Ti-555钛合金流变应力对应变速率和变形温度较为敏感,热变形时随变形温度的升高或应变速率的降低,流变应力下降。根据热加工图确定了2个热加工安全区参数为:(1)变形温度为850～950℃、应变速率为0.6～10 s-1;(2)变形温度为950～1150℃、应变速率为0.36～0.9 s-1。     

35CrMo钢热变形机制的模拟研究

以弯曲镦锻 3 5 Cr Mo钢火车曲轴为例 ,通过将该钢以 90 0℃～ 1 2 5 0℃变形温度 ;0 .0 5 s-1、0 .5s-1、1 .0 s-1的应变速率 ;在 Greeble-1 5 0 0试验机上进行压缩 1 5 %～ 80 %的热变形实验 ,和随后进行的微观组织分析得出了 :材料热变形屈服应力变化模型 ;材料热变形本构关系 ;动态与静态再结晶模型和热加工参数与微观组织变化的相关性资料。描绘了在 1 2 5 0℃ ,应变速率为 1 .0 s-1时 ,3 5 Cr Mo钢热变形应力应变曲线和相应的再结晶组织。通过对 3 5 Cr Mo钢在高温大变形条件下 ,试件内部各区域晶粒尺寸的回归计算 ,验证了该钢热变形晶粒计算模型。所得出的实验结果和计算模型为热成形工艺分析和质量控制提供了科学的依据     

00Cr25Ni7M04N超级双相不锈钢的热变形行为

采用Gleeble-3800热模拟机研究了铸态00Cr25Ni7:Mo4N双相不锈钢在应变速率为0.1s-1～10s-1,变形温度为1000～1200℃下的热变形行为,分析了流变应力与应变速率以及变形温度之间的关系.结果发现在同一应变速率下随温度的升高峰值应力值σp减小;在同一温度下随着应变速率的减小峰值应力值σp也减小,并获得了在热变形条件下该双相不锈钢的热变形方程以及其它热变形参数,计算出该双相不锈钢的热变形激活能为433kJ/mol.     

7136铝合金的热变形与动态再结晶行为

明确7136铝合金的热变形和动态再结晶行为对于制定合理的加工工艺参数具有重要意义。试验亦分析了7136铝合金试样在变形温度为350℃～470℃、应变速率为0. 01 s-1～10 s-1条件下的热变形与动态再结晶行为,建立了合金的流变应力模型,并通过挤压试验和数值模拟验证了流变应力本构方程的合理性。结果表明,7136铝合金在350℃条件下进行热加工发生动态再结晶,再结晶百分数随温度升高而增加,随应变速率增加而减少:应变速率为0. 01 s-1、变形温度由375℃上升到450℃时,再结晶百分数由6. 8%逐渐增加至8. 2%;变形温度为400℃、应变速率由0. 01 s-1提高至10 s-1时,再结晶百分数由7. 6%逐渐减少至4. 9%。所获得的本构方程用于挤压过程的数值模拟,稳态阶段模拟与实际载荷位移曲线误差不超过5%。7136铝合金热挤压过程应选择较低的挤压温度和较高的挤压速度,以降低其动态再结晶百分数。     

非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机对非真空熔铸Cu-0.94Cr-0.34Zr合金进行高温热压缩变形,研究在变形温度为500～800℃、应变速率为0.01 ～1 s-1工作条件下该合金的流变应力行为,建立合金热变形流变应力本构方程及加工图.结果表明:流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系式描述Cu-0.94Cr-0.34Zr合金的热变形行为,建立本构方程,算出其激活能为418.35 kJ/mol.依据动态材料模型,建立热加工图,确定热变形失稳区和安全热加工区域,合金最佳热加工条件为:变形温度775℃,应变速率0.01s-1.     

挤压态AZ81镁合金的热加工变形和加工图

在 Gleeble-1500D热模拟机上进行热压缩试验,研究了变形温度为320～440℃、应变速率为0.001～1.000 s-1、最大变形程度为60%的条件下挤压态AZ81镁合金的高温热变形行为.热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,平均激活能为182.17 kJ/mol,大于其自扩散激活能.根据材料动态模型,计算并分析了挤压态AZ81合金的热加工图,结合显微组织观察结果,分析了挤压态AZ81镁合金的热加工性能.在变形温度为320～440℃、应变速率为0.001～1.000 s-1、最大变形程度为60%的条件下,失稳判据ξ(ε)>0,说明AZ81镁合金在该条件下塑性变形性能良好.并根据加工图获得了在试验参数范围内的热变形过程的最佳工艺参数范围,其热加工温度选在380～400℃、应变速率为0.010～0.100 s-1时较好.     

铸态P91耐热合金钢高温流变行为及本构方程

为了研究铸态P91耐热合金钢的高温变形流变特性,建立铸态P91耐热合金钢高温流变应力本构方程,采用Gleeble-3500热模拟实验机对铸态P91耐热合金钢进行等温热压缩实验,研究了变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s-1、变形量为60%条件下的热变形行为。研究结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶现象越容易发生,流变应力显著降低,曲线由加工硬化型向动态回复及动态再结晶型转变。在双曲正弦修正的Arrhenius型方程及Zener-Hollomon参数的基础上,考虑真应变对流动应力的影响,建立了铸态P91耐热合金钢的流变应力模型及本构方程。误差分析表明,所建立的本构方程具有良好的精度。     

铸态T/P91耐热合金钢热加工图与热挤压工艺

利用热力模拟实验研究铸态耐热合金钢T/P91材料在热加工温度范围900~1200℃、应变速率范围0.01~5 s-1、变形量60%、70%下的真应力-应变曲线,并建立铸态T/P91合金钢的热变形本构方程;利用DMM动态材料模型计算出铸态T/P91合金钢在热变形中的耗散因子和流变失稳判据,绘制出热加工图。结果表明,热加工图预测的安全区晶粒组织均匀、组织易出现失稳开裂和组织粗大的缺陷,T/P91合金钢的热加工要避免高温低应变;利用DEFROM-3D软件通过数值模拟研究挤压工艺参数对挤压过程动态再结晶的影响,制定工艺参数为:挤压温度1500~1200℃,挤压比9,挤压速度26~36 mm/s。     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.     

铸态12%Cr马氏体不锈钢的热变形行为与热加工图

利用Gleeble-3180热模拟机对铸态12%wtCr马氏体不锈钢进行了高温热压缩实验,研究了该钢在900~1200℃和0.001~10 s-1条件下的热变形行为,建立了热加工图。分析了工艺参数对铸态12%Cr钢微观组织的影响。结果表明:铸态12%Cr钢的流变应力随变形温度的提高和应变速率的降低而增大。动态再结晶晶粒尺寸与Z参数成反比关系。依据动态材料模型,建立了热加工图,流变失稳区集中在900~1050℃、应变速率大于1 s-1的区域,其微观组织表现为变形带和M/δ相界处的微孔、微裂纹。最佳的热加工工艺参数范围为:1050~1200℃和0.001~0.01 s-1,在稳定变形区,粗大的毫米级的柱状晶会被细化到10~40μm。     

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。