微合金中碳钢的热压缩变形流变行为研究

为了对冷镦钢的生产过程进行数值模拟分析,优化其生产工艺,在MMT-200热模拟机上进行热压缩变形实验,研究了微合金中碳钢热变形流变应力行为,试验温度为800～950℃,应变速率为0.01～20 s-1.结果表明:真应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大,表现出正的应变速率敏感性;材料热变形过程中伴随着铁素体...     

挤压Mg-4.5Zn-0.75Y合金的热变形行为

为了研究只含准晶相Mg-Zn-Y合金的高温力学性能并获得其较优的加工参数,本文首先制备了含有I-Phase的挤压Mg-4.5Zn-0.75Y(原子数分数/%,下同)合金,并在Gleeble-3500热/力模拟实验机上对其高温变形行为进行了研究,实验温度为300、350、400℃,应变速率为0.01、0.1、1 s~(-1).在此基础上,建立了该合金的流变应力本构方程及DMM加工图,并结合压缩后的显微组织制定较优的加工工艺参数.结果表明:应变速率和加工温度对流变应力有显著的影响;挤压Mg-4.5Zn-0.75Y合金的平均变形激活能和应力指数分别为107.95 kJ/mol和3.996 6;挤压Mg-4.5Zn-0.75Y合金具有较好的热塑性,在实验条件下并没有发生失稳现象,说明准晶相的存在提高了合金的变形能力;压缩后的显微组织显示,当温度为300~350℃、应变速率0.1~1s~(-1)时,合金压缩后为均匀细小的等轴晶;综合Mg-4.5Zn-0.75Y合金的加工图与压缩后的显微组织图,确定了该合金热加工的较优工艺参数为:θ=300~350℃;ε·=0.1~1s~(-1).     

新型超高强Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩变形行为及微观组织特征

利用Gleeble-1500热模拟试验机对新型超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度370～460℃、应变速率0.001～10s^-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加迅速增大,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而下降;流变应力可以采用双曲正弦形式的关系来描述,通过线性拟合计算出该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。随着变形温度升高和应变速率降低,原始晶粒变形程度显著增加,再结晶分数明显上升。     

7050铝合金热压缩变形的流变应力本构方程

对7050铝合金在应变速率为0.01～10s-1、变形温度为250～450℃条件下的流变应力行为进行了实验研究.结果表明:7050铝合金热压缩变形中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算出7050材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得了7050铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形行为研究

目的研究挤压态Mg-8.90Gd-5.11Y-3.10Zn-0.47Zr高强镁合金在变形温度300~500℃、应变速率为0.001~1 s-1之间的热变形行为。方法采用Gleeble试验机进行高温单轴压缩试验。结果流变曲线具有典型的动态再结晶特征,应力随应变速率的升高或变形温度的降低而增加。分别采用指数关系、幂指数关系与双曲正弦函数关系对热变形行为进行表征,拟合度最好的是双曲正弦函数关系,平均线性回归系数达到0.974 484。合金的变形激活能随着变形温度的升高呈现下降的趋势。结论热压缩行为可以采用双曲正弦函数关系进行表达,应力指数和平均热激活能分别为:n=3.860 86,Q=234.0476 kJ/mol。     

7085铝合金热压缩变形的流变应力本构方程

采用Gleebe-1500热模拟机对7085铝合金进行热压缩,研究了该合金在应变速率为1～38s-1、变形温度为260～440℃条件下的流变应力行为.结果表明,7085铝合金流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;通过线性回归分析计算出7085材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得了7085铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

6013铝合金热变形行为研究

以6013铝合金为试验材料,采用热压缩镦粗法,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行等温热压缩试验.结果表明:随变形速率增加和变形温度降低,合金的流变应力增加.随变形程度增加,流变应力先迅速增加到一峰值,然后缓慢下降到渐趋平稳,呈现明显动态再结晶特征.该合金的流变应力行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能Q为145.75kJ/mol.     

等通道角挤压AZ91D镁合金热压缩变形行为

在应变速率为0.005~1 s~(-1)、温度200~275℃条件下,利用Instron-5500热模拟机,对经过等通道角挤压(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE)后的AZ91D镁合金的高温压缩特性进行了研究,得到了ECAE-ed态AZ91D镁合金真实应力-应变曲线,分析了挤压温度、应变速率等对其的影响,得出本构方程的一系列常量,建立了ECAE-ed态AZ91D镁合金在高温压缩中的本构方程关系式,并与铸态AZ91D镁合金进行了对比。结果表明:热压缩过程中,ECAE-ed态AZ91D镁合金与铸态一样,流动应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;流动应力也可以用双曲正弦函数来描述,且双曲正弦值随Zener-Hollomon参数的自然对数的升高呈线性升高;两者同为正应变速率敏感材料,但ECAE-ed态AZ91D镁合金要比铸态应变速率敏感性小,其指数从铸态的m=0.14下降为0.096,变形激活能从182.65 kJ/mol上升为227.14 kJ/mol。研究结果对AZ91D镁合金进一步塑性成形和应用具有指导意义。     

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的 研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法 在变形温度900~1 200 ℃和应变速率0.01~10 s⁻¹条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果 30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s⁻¹),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论 根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1 100~1 180 ℃、应变速率0.01~0.5 s⁻¹确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。     

ZK60和ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形和加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对ZK60和ZK60-1.0Er镁合金进行了热压缩实验,分析了合金在温度为160~420℃,应变速率为0.0001~1.0s-1条件下的流变应力变化特征。结果表明:两种镁合金在热压缩过程中的流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,在流变应力达到峰值后随即进入稳态流变;稀土Er的加入使得平均变形激活能珚Q值由183kJ/mol降到153kJ/mol,应力指数n值由6提高到8;发生动态再结晶的临界应力σc值随变形温度升高和应变速率降低而降低,在420℃/1.0s-1高温高应变速率时,稀土Er的加入使得ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应力值σc由76MPa降到50MPa。通过动态模型构建热加工图并结合金相组织观察可知:稀土Er的加入缩小了ZK60镁合金的热加工失稳区,增加了热加工安全区的功率耗散效率峰值η_(max),由35%增大到45%,促进了动态再结晶晶粒的形核,但抑制了再结晶晶粒的长大。     

LD7铝合金热变形研究

在Gleeble-1500热模拟机上对LD7铝合金进行等温热变形实验,变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10s-1,研究其热变形的流变应力行为、显微组织及软化机制.结果表明LD7铝合金真应力-真应变曲线表现出动态回复特征,在应变速率ε=1.0s-1,变形温度高于420℃时,应力出现锯齿波动,表现出不连续动态再结晶特征.合金在压缩过程中主要软化机制为动态回复,同时也存在动态再结晶.变形后晶粒尺寸随变形温度升高而增大,随变形速率增加而减小.     

7075铝合金热压缩过程变形行为和载荷研究

采用MMS-300多功能材料试验机对7075铝合金在变形温度300-450℃、应变速率0．01～40s^-1下单道次压缩过程进行了实验研究,并根据其流变曲线对热压缩过程进行了数值模拟,分析了变形速度、温度和摩擦对变形栽荷的影响规律。结果表明：7075铝合金变形过程发生了动态再结晶,应力-应变曲线表现出波浪形,波动周期大致相同,振幅随着应变增加逐渐减小;变形速度较小时,变形速度增加,临界应变增加,变形速度增加到一定程度时临界应变反而降低。随着变形速率增加和变形温度降低,载荷增加,而摩擦对7075铝合金热压缩过程的栽荷影响不大;当变形速率增加到一定值时,载荷值对速度敏感度降低。     

TA15钛合金高温变形行为研究

通过热模拟压缩试验,研究了TA15钛合金的高温变形行为。结果表明:应变速率较小时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小;应变速率较大时,变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大;变形温度较高时,应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。同时,还建立了TA15钛合金高温变形时的流动应力本构方程,方程的计算值与实验数据吻合较好。     

Al-35Si高硅铝合金热变形行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟机对电子封装用Al-35Si高硅铝合金进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验,温度范围为370～550℃,应变速率为0.05～0.45s-1,得到了其真应力-真应变曲线.结果表明:在实验范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,在不同变形条件下真应力软化机制分别受动态回复和动态再结晶控制,并且应变速率敏感性指数m随温度的升高呈上升趋势.     

热轧变形对5052铝合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射分析和拉伸实验等试验分析方法,研究不同热轧变形量(54％、75％)对5052铝合金微观组织和力学性能的影响.结果显示,变形量可显著影响5052铝合金的热变形组织及其力学性能.随着轧制变形量的增加,晶粒被显著拉长,晶界处粗大第二相沿晶界被拉长,甚至被破碎.但是其第二相的组成并没有随着轧制变形量的增加而变化,铸态和轧制态的5052铝合金均由α-Al、Al82Fe18和Mg2Si三相组成.同时随着轧制变形量的增加,其综合力学性能提高,即沿轧制方向且轧制量为75％时的5052铝合金呈现出最优的综合力学性能.     

Hot Deformation Behavior of 2124 Al Alloy

The mechanical behavior of 2124 Al alloy produced by powder metallurgy was investigated with compression test at different temperatures and strain rates. The tests were performed in the temperature range of 300℃～500℃ and at strain rates from 0.001 s^-1 to 1.0 s^-1. The compression flow curves exhibited an initial sharp increase with strain, followed by monotonous hardening. The maximum stress decreased with decreasing strain rate and increasing temperature. The hot deformation characteristics of the material were studied using processing maps. The domain of safety and unsafe regime were identified and validated through microstructural examination.     

2024 铝合金板材高温拉伸流变行为和微观组织演化研究

目的研究高温拉伸应力状态下,2024铝合金板材的流变行为和微观组织演化行为。方法对退火后的2024铝合金板进行等温拉伸试验,得到其应力应变曲线,并通过金相实验测定平均晶粒尺寸。建立了2024铝合金板材高温拉伸条件下的流变应力本构关系和晶粒尺寸模型。结果流变应力随温度的升高而减小。流变应力对应变速率有正的敏感性,随着温度的升高,应变速率敏感系数变大。变形后的平均晶粒尺寸随Zener-Hollomon参数升高而减小,随应变量的增加先减小后增大。结论所建立的流变应力本构关系和晶粒尺寸模型,有助于在实际生产过程中优化工艺参数,获得细小晶粒,提高零件性能。该研究为2024铝合金板材热成形工艺的开发和组织控制奠定了理论基础。     

新型等径角挤压工艺下的5052 铝合金变形行为的有限元模拟

目的采用新型复合大塑性变形技术正挤压-等径角挤压工艺(FE-ECAP),研究5052铝合金在室温条件下的变形行为。方法基于有限元分析软件DEFORM-3D,在FE-ECAP工艺下对5052铝合金进行有限元模拟,研究变形过程中挤压载荷、等效应变、金属流动速度等场量的分布规律。结果 5052铝合金在FE-ECAP变形过程中,挤压载荷曲线呈双峰形态分布,在挤压模口附近达到第一次峰值,第二次出现在转角处,挤压载荷值为347 k N,同时也是整个挤压过程的最大值;经过FE-ECAP变形后,等效应变大量累积,使得主要变形区达到了高度均匀的变形状态;坯料外转角处金属的流动速度值大于内转角处的流动速度值。结论根据以上结果分析,在FE-ECAP工艺下,为使变形坯料性能优越,应尽量提高坯料变形的均匀性。