含微量Ti和Al的钴基耐热合金的应力松弛行为

采用热模拟技术研究了含微量Ti和Al钴基耐热合金在不同温度下的应力松弛行为.结果表明,当温度高于600℃时,该合金才会发生应力松弛现象.其应力松弛曲线可以用二次延迟函数来描述.透射电镜观察表明,该合金低温变形机制为层错,高温时为位错,600℃时形成大量的位错和宽度窄的层错,800℃时发生位错滑移为主的回复蠕变,而在1 000℃时发生亚晶粒长大为主的回复蠕变.     

变形温度对高Ti微合金高强钢再结晶的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了不同变形温度对Ti微合金钢再结晶行为的影响.基于流动应力、应力硬化曲线、应力松弛曲线对Ti微合金钢动态再结晶和静态再结晶行为进行了分析.结果 表明,微合金元素Ti能够显著抑制动态再结晶的发生;在应变速率0.75 s-1和真应变0.75时,随着变形温度的升高,变形后静态再结晶...     

粗晶Ti40合金超塑性变形时的动态软化行为研究

采用单向拉伸试验对粗晶Ti40合金进行了超塑性能测试,并结合TEM和EBSD分析技术研究了该合金超塑性变形过程中的动态软化行为及机制。结果表明：粗晶Ti40合金在所选实验条件下具有良好的超塑性能并在840oC、1×10-3s-1条件下获得最大延伸率436%;基于形变Z因子和断裂延伸率并结合微观组织分析可将变形条件划分为无超塑性、动态回复、动态再结晶三个区域;分别基于Sellars模型和KM方程建立了Ti40合金超塑性变形的动态再结晶临界应变模型和位错密度演变模型;粗晶Ti40合金超塑性变形过程中的动态回复以位错运动—位错胞—多边形化—形成亚晶的机制为主;动态再结晶机制主要为亚晶持续转动导致大角度晶界形成的连续动态再结晶。     

不同应变率下热压缩双辊轧制Mg-5.51Zn-0.49Zr合金动态再结晶的位错机制（英文）

通过X射线衍射仪、光学显微镜和透射电镜研究Mg-5.51Zn-0.49Zr镁合金在热压缩实验中动态再结晶的位错机制。结果表明,当应变速率为1×10~(-3) s~(-1)时,由于位错攀移沿单一方向滑动,合金出现连续动态再结晶;当热压缩温度达到350°C、应变速率为1×10~(-2) s~(-1)时,由于位错发生滑移和攀移,合金出现连续动态再结晶;当热压缩温度达到400°C时,由于亚晶界弓出,合金出现不连续动态再结晶;当应变速率为1×100 s~(-1)时,合金出现连续动态再结晶是由于先导位错在堆积前发生攀移,导致位错在堆积过程中重新排列,形成位错差。一般来说,当应变速率增加时,位错攀移的主要影响机制由空位迁移转变为堆积前先导位错的压应力作用。     

易切削Cu-Zn-Se-Bi-Sn合金位错对流变应力影响的研究

采用Gleeble-1500热模拟机研究了Cu-Zn-Se-Bi-Sn合金在变形温度为550～700℃,变形速度为0.1s-1时的流变应力变化规律,利用TEM观察了该合金的位错结构。结果表明:Cu-Zn-Se-Bi-Sn合金高温动态再结晶明显降低了合金的流变应力,变形量在0.15～0.8时,流变应力趋于稳定;Cu-Zn-Se-Bi-Sn合金中存在Bi2Se3相,当变形温度低于700℃时,因其钉扎作用造成局部位错密度高,使变形过程中的流变应力增加。     

Hastelloy C276高温合金热加工微观组织演化元胞自动机模拟

采用Gleeble热模拟试验机对Ni-Cr-Mo系高温合金Hastelloy C276进行单道次和双道次热压缩试验,获得了不同热变形条件下的流变应力曲线和微观组织,在此基础上回归了该合金热变形物理冶金模型及参数,进而构建了微观组织拓扑演化的元胞自动机模型。结果表明:Hastelloy C276高温合金在高温热压缩过程中易发生动态再结晶,当动态再结晶不完全时,在热压缩保温或道次间歇内,再结晶晶粒将进一步快速生长而发生亚动态再结晶。Hastelloy C276高温合金再结晶行为对变形温度、变形速率、应变量等工艺参数敏感;构建的元胞自动机模型,集成计算了热压缩和道次间歇过程中的位错密度、再结晶形核及晶界迁移等,可有效表征多工艺参数下Hastelloy C276高温合金热压缩过程中的微观组织拓扑结构演化和应力-应变响应。     

TC18钛合金的热压缩行为及组织演变规律

利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为,并利用TEM和EBSD研究了热压缩过程的显微组织演化。结果表明,TC18合金650℃流变曲线呈现单一峰值的动态再结晶特征,变形温度的提高使单一峰值的特征逐渐减弱直至消失。650℃,0.001 s-1时出现大量细小的再结晶晶粒,说明这时以再结晶为主;温度提高到810℃时,出现了规则的位错列和位错胞及介于位错胞之间的无位错区,说明这时出现回复和再结晶共存的现象。EBSD观察结果表明,在各个变形条件下β相亚结构比例都要高于α相,说明β相比α相更易发生回复现象;随变形温度提高和变形速率降低,β相发生回复的体积分数增加。     

Zr-4合金应力松弛过程中的热激活变形与动态应变时效

采用应力松弛实验研究了Zr-4合金的热激活变形与动态应变时效现象.结果表明,合金在应力松弛过程中的塑性变形速率随松弛时间的增加而减小,塑性变形速率和松弛结束时的应力降低比率在623 K附近都会出现最小值.对位错运动的激活体积分析发现,锫合金中位错运动的速率控制机制是位错克服溶质原子的障碍,动态应变时效会导致位错运动的激活体积增大,623 K附近动态应变时效最为显著,位错密度会对合金的动态应变时效产生影响.     

富Ti相对V-5Cr-5Ti合金再结晶行为的影响

利用光学显微镜、透射电镜和显微硬度计研究了V-5Cr-5Ti合金的再结晶行为和微观组织.结果表明,试验合金40％形变的开始再结晶温度为700℃,完全再结晶温度为1000℃;铸锭组织中均匀分布的富Ti相团簇,经轧制处理后变为不连续带状分布并在1000℃开始回溶;富Ti相的不均匀分布和高温分解导致合金在1000 ～1200℃退火时再结晶组织中晶粒尺寸随温度升高呈现单峰分布→双峰分布→单峰分布的演变过程并出现退火硬化现象.     

THERMALLY ACTIVATED DEFORMATION AND DYNAMIC STRAIN AGING OF Zr–4 ALLOY DURING STRESS RELAXATION

采用应力松弛实验研究了Zr--4合金的热激活变形与动态应变时效现象. 结果表明, 合金在应力松弛过程中的塑性变形速率随松 弛时间的增加而减小, 塑性变形速率和松弛结束时的应力降低比率在623 K附近都会出现最小值. 对位错运动的激活体积分析发现, 锆合金中位错运动的速率控制机制是位错克服溶质原子的障碍, 动态应变时效会导致位错运动的激活体积增大, 623 K附近动态应变时效最为显著, 位错密度会对合金的动态应变时效产生影响.     

涡轮盘用GH4742合金动态再结晶行为

采用单道次等温压缩实验获得了GH4742合金在变形温度为980～1100℃,应变速率为0.005～5s~(-1)条件下的应力-应变曲线。以实验数据为基础,运用KM模型、Poliak-Jonas准则、Avrami模型较为系统地描述了该合金动态再结晶过程的流变应力、临界应变量、组织演化动力学等特征。并在Prasad功率耗散率模型的基础上,将动态再结晶组织转变体积分数引入其中,获得了动态再结晶过程的能量变化规律,借助微观组织表征技术,揭示了该合金动态再结晶机理。研究结果表明:GH4742合金随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶临界应变量减小,组织转变体积分数增加。发生完全动态再结晶时的功率耗散率大于0.44,形成机制为位错诱导的连续动态再结晶。     

Ti6Al4V合金的高温短时蠕变本构关系与应力松弛行为

对Ti6Al4V合金在不同温度(650、700和750℃)、初始应力(100和150 MPa)和预应变(3.97%和15.87%)条件下进行多组应力松弛试验;研究Ti6Al4V合金高温下的应力松弛行为以及影响因素。利用应力松弛的试验数据推导出高温短时蠕变应变速率与应力的关系,对蠕变应变速率-应力曲线进行拟合,得到Ti6Al4V合金的高温短时蠕变本构方程。将高温短时蠕变本构关系代入有限元软件ABAQUS中对Ti6Al4V合金的应力松弛行为进行模拟。结果表明:Ti6Al4V合金的应力松弛可以分为两个阶段:第一个阶段应力松弛速率很快,剩余应力急剧降低,该过程时间为应力松弛的前250 s;第二个阶段应力松弛较为缓慢,经过2000 s后剩余应力趋向于某一极限值,即应力松弛极限。温度对Ti6Al4V合金应力松弛的影响显著,应力松弛随温度的升高而加快,且温度越高,应力松弛极限越小。初始应力和预应变越大,应力松弛极限越大,但是两者对应力松弛行为的影响不大。模拟结果与试验测得的应力松弛曲线具有很高的吻合度,验证了高温短时蠕变本构关系的可靠性。     

高度稳定化β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为

采用热压缩试验方法,对高度稳定化的β型Ti40阻燃钛合金的动态再结晶行为进行了研究.结果表明,Ti40合金的动态再结晶形核机制为亚晶形核、晶界弓出形核和位错塞积形核等多种机制;Ti40合金高温塑性变形后,空冷及850 ℃退火的再结晶晶粒呈现混晶现象;1000 ℃退火,再结晶晶粒充分长大,是完全再结晶的结构特征.     

基于元胞自动机AZ31镁合金微观组织模型

以AZ31镁合金在热压缩过程中微观组织演变为基础,结合元胞自动机模型(CA),建立了镁合金变形过程中再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。通过对铸态AZ31镁合金在不同变形条件下的热压缩实验,推导出镁合金的位错密度模型、临界位错密度模型、形核率模型和晶粒长大模型。结合元胞自动机具体演变规则,建立元胞自动机模型,并利用应力应变曲线及晶粒大小验证元胞自动机的模拟结果,验证该模型的准确性,结合实验数据和JMAK理论,推导出再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。借助DEFORM-3D分析软件得到镁合金在变形过程中,晶粒尺寸分布的变化情况以及动态再结晶百分数分布的变化情况。     

Ti、Zr微合金化对铝合金再结晶的影响

通过向纯铝中添加等量的Ti,Zr元素,研究了Ti,Zr微合金化对铝合金再结晶的影响。结果表明:添加0.3%Zr时的晶粒细化效果虽不如0.3%Ti明显,但对合金再结晶的抑制作用却更加显著,原因是Al-0.3%Zr合金在后续热处理过程中会弥散析出大量的二次Al_3Zr粒子,这些高熔点的弥散相能强烈地钉扎位错和亚晶界,有效抑制了合金的再结晶。     

GH625合金的动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了GH625合金在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.001～5s-1条件下的热变形特性,并用OM和TEM分析了变形条件对微观结构的影响。结果表明:当应变量很小时,该合金没有发生再结晶,直到应变量达到0.1时才开始有再结晶晶粒析出。随着变形温度的升高,再结晶晶粒尺寸增大,位错密度降低;当温度较低时显微结构中可以观察到孪晶。当变形温度一定时,随应变速率的增大,再结晶的形核率增大且晶粒变小,位错密度变大;而当应变速率较低时,再结晶进行得比较充分,晶粒尺寸较大。根据实测的应力-应变曲线,获得了该合金发生动态再结晶的临界应变εc和峰值应变εp与Z参数之间的关系:εc=2.0×10-3.Z0.12385,lnεp=-6.02285+0.12385lnZ。此外,还采用定量金相法计算出了合金的动态再结晶体积分数,并建立了该合金动态再结晶的动力学模型:Xd=1-exp[-0.5634(ε/εp-0.79)1.313]。     

Mo-14Re钼铼合金高温压缩跨尺度本构模型建立

为研究Mo-14Re钼铼合金高温流变行为及其跨尺度表征,本研究采用Gleeble热模拟试验机对钼铼合金棒材进行了高温压缩试验,选取的温度为1400℃、1500℃、1600℃,应变速率为0.01 /s、0.1 /s、1 /s、10 /s。研究表明,高温和低应变率变形时,应变率敏感因子逐渐增大,材料塑性流动性能也就越好,且变形过程中应力硬化和软化两种现象同时存在。在此基础上,建立了跨尺度本构模型,流变应力表征考虑了与不动位错的阻力、热激活、晶界效应的微观剪切应力,微观组织演变考虑了晶粒尺寸、位错密度、动态再结晶率以及裂纹体积分数等微观组织演变。随后基于遗传算法确定了模型中的材料参数,屈服应力、晶粒尺寸和流变应力的模型计算值与试验结果吻合情况良好,可知该模型可以描述Mo-14Re钼铼合金在高温变形时流变行为及其微观组织演变。     

不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V钛合金低温应力松弛及组织演变

在500、550和600 ℃及不同初始应力下对Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V钛合金进行了应力松弛实验。基于经典的Maxwell指数衰减函数,得到了应力松弛极限。提出了利用松弛稳定系数（C_S）和松弛速率系数（C_R）来描述Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金的松弛特性,有利于制定残余应力消减工艺。根据Norton和Arrhenius方程计算了应力指数。通过应力指数和显微组织分析,阐明了应力松弛机理。在不同初始应力下,500 ℃时,位错的攀移和扩散主导了应力松弛过程;550 ℃时,位错滑移在应力松弛过程中起主要作用;600 ℃时,位错滑移、边界滑移和晶粒旋转控制着松弛过程。     

循环载荷对USSP处理TC4表层残余应力场影响研究

采用超声喷丸技术(USSP)处理TC4试样,再进行四点弯曲疲劳加载。采用X射线应力仪测试疲劳加载前后残余应力分布;利用TEM设备,对疲劳加载前后TC4组织结构进行表征。结果表明,经表面纳米化处理后,TC4合金的最大残余应力已超过自身的屈服强度;当外加载荷高于疲劳极限时,残余应力场明显减弱;当外加载荷接近或小于疲劳极限时,循环周次与载荷的增减不再明显改变残余应力场;位错及位错胞在疲劳过程中发生了组态和数量的变化,位错密度的降低导致了残余压应力的松弛。