SiC_P/Al-Cu复合材料的高温热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对SiC_p/Al-Cu复合材料进行压缩实验,研究其在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的高温塑性变形行为。由实验得出变形过程中的应力-应变曲线,建立了热变形本构方程和加工图。结果表明:复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,在实验条件下平均热变形激活能Q为320.79kJ/mol。确定了加工图中的稳定区和失稳区,分析了加工图中不同区域的显微组织结构,失稳区存在颗粒破裂、孔洞等。     

30Cr4MoNiV超高强度钢热变形本构方程的构建与优化

采用Gleeble-3500热模拟机在温度为1 173～1 373 K和应变速率为0.01～10 s^-1的条件下通过热压缩试验研究了30Cr4MoNiV超高强度钢的热变形行为,引入应变补偿建立了优化的本构方程。结果表明：流动应力随应变速率的增大和变形温度的降低而增大。采用幂律函数、指数函数和双曲正弦函数构建的三种本构方程中,双曲正弦函数的准确度最高。基于双曲正弦函数并引入应变补偿优化后的本构方程可以较为准确地预测30Cr4MoNiV超高强度钢在热加工过程中的流动应力。     

一种新型高淬透性Ni-Cr-Mo-B钢的热变形本构分析

基于Gleeble单道次热压缩实验并结合OM表征手段及回归方法,研究了一种新型高淬透性Ni-Cr-Mo-B特厚板钢在850～1 150℃和0. 01～10 s-1热变形参数下的热变形行为。结果表明,Ni-Cr-Mo-B钢在热变形过程中流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大。建立的典型应变补偿Arrhenius型本构方程可用于粗略预测Ni-Cr-Mo-B钢的流变行为。考虑到应变速率、变形热对变形过程的影响,提出修正应变补偿Arrhenius型本构方程,其统计学参量Rc=0. 994 68、AARE=3. 69%、RMSE=6. 44 MPa、NMBE=1. 25%,相对误差大部分(94. 87%)在±10%之内,表明该方程具有极高的流变应力预测精度。     

冷变形对12Cr铁素体/马氏体钢回复与再结晶过程的影响

研究了一种新型高Cr低活性铁素体/马氏体(F/M)钢用作超临界水堆燃料包壳管用候选材料,研究冷变形对其铁素体和板条马氏体双相组织的回复、再结晶过程的影响.结果表明,不同冷变形量对板条马氏体再结晶的促进程度不同,10%冷变形后780℃高温退火只发生回复,回火马氏体板条发生合并与迁移;60%冷变形后780℃高温退火,回火马...     

300M钢的热变形行为及热锻成形工艺研究现状

300M钢凭其优异的综合力学性能而被广泛应用于飞机起落架大型构件的生产。在大型构件的热锻成形过程中,材料的流动行为及组织演变受到众多因素影响,变形机制复杂。主要从300M钢的热变形本构模型、微观组织演变以及锻造工艺三方面对现有研究进行综述。在热变形本构模型方面,综述了300M钢在单道次及多道次热变形下的本构模型的研究现状。在微观演化方面,综述了300M钢热变形各个阶段所对应的组织演化机制,包括晶粒长大、动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶以及相变过程。此外,从数值分析角度综述了热锻成形工艺的研究现状。最后,针对现有研究提出了后续值得继续深入研究的方向。     

新型超高强度热冲压用钢的热变形行为及本构关系

利用Gleeble-1500D热模拟机对新型超高强度热冲压用钢22MnB5Nb进行等温单向拉伸实验,研究了其在变形温度为650~950℃,应变速率为0.1,1.0,10s~(-1)下的热变形行为,并采用3种本构分析方法,即基于传统拟合回归方法的Arrhenius型、考虑材料常数应变补偿的Arrhenius型和本工作新提出的基于Quasi-Newton BFGS算法的Arrhenius型本构方程来描述22MnB5Nb钢的热变形行为。结果表明:22MnB5Nb钢表现出典型的加工硬化和动态回复软化行为,变形温度与应变速率均对其流变应力有较大影响;3种方程均可以准确预测实验钢的峰值流变应力,其中,Quasi-Newton BFGS算法具有可一次性求解所有材料参数、求解步骤简单和预测精度最高(R=0.99578,Re=11.03MPa,E=2.48%)的特点,考虑材料常数应变补偿的Arrhenius型本构方程预测精度相对较低,但能直接预测不同变形条件下的流变应力曲线且可以较好地预测变形过程中的加工硬化效应、动态回复软化效应和应变速率强化效应。     

Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金的热变形行为

使用Gleeble-1500D型热模拟试验机,对挤压态Mg-9Li-3A1-2.5Sr合金进行热力模拟实验(变形温度为200-350℃,应变速率为0.001-1 s^-1),分析了材料的流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立了该合金热变形过程中的本构方程,计算了该合金的热加工图,并结合显微组织观察对加工图进行了分析.结果表明:材料的流变应力随着应变速率的增加而增加,随着温度的升高而下降;用双曲正弦函数关系式能很好地描述材料在热变形过程中的稳态流变应力;对热加工图的分析结果表明,在实验参数范围内材料的最佳理论热加工区为260-300℃和0.01-1 s^-1.材料的超塑性加工区为340-350℃和0.003-0.01 s^-1。     

高强耐蚀车体用钢热变形行为及本构方程的研究

使用GLEEBLE 3500研究了高强耐蚀车体用钢在热变形过程中动态再结晶、静态再结晶的规律,建立了变形抗力模型.通过单道次压缩实验,得到了温度与应变速率对变形抗力影响的模型,推导出高强耐蚀钢的动态再结晶发生时的激活能;通过双道次压缩实验,研究了形变温度和道次间停留时间对应力-应变曲线的影响规律,建立了高强耐蚀钢奥氏体静态再结晶动力学方程,计算了高强耐蚀钢的静态再结晶激活能.结果表明:形变温度和应变速率是对单道次压缩应力-应变曲线影响最明显的两个因素.在相同温度下,变形速率越大,高强耐蚀钢的峰值应力越大;在应变速率一致的情况下,温度降低峰值应力增大.变形温度和道次间隔时间对高强耐蚀钢的双道次压缩应力-应变曲线的影响明显.变形温度越高,道次间隔时间越长,高强耐蚀钢的静态再结晶程度越高,软化作用越明显.     

A100钢的热变形行为及加工图

目的 研究A100钢的热变形行为,确定热加工范围并优化工艺参数.方法 使用Gleeble-3800热模拟实验机,对A100钢进行应变为0.6,变形温度为1073～1473 K,应变速率为0.01～10 s–1的等温热压缩实验.利用A100钢的热压缩实验数据,建立在不同变形温度、不同应变速率下的真应力-真应变曲线.建立A100钢基于唯象的本构模型与基于物理的本构模型以及基于Murty失稳准则的热加工图.结果 当应变速率一定,温度升高或一定,应变速率下降时,A100钢的流变应力会减小,流变应力曲线上主要表现为动态再结晶的软化机制.结论 构建的基于唯象的本构方程可以对A100钢在应变为0.6时的流变应力进行较好的预测,基于物理的本构方程可以反映出A100钢的物理特性,通过构建的基于Murty失稳准则的加工图可以得到A100钢的加工范围是温度为1173～1223 K,应变速率为0.01～0.1 s–1和温度为1323～1373 K,应变速率为0.05～0.15 s–1时.     

变形温度和变形量对Cr12MoV钢裂纹产生的影响

在不同变形温度(900,1 000,1 100,1 150,1 200℃)和变形量(10%～80%)下对Cr12MoV模具钢进行应变诱导裂纹扩展(SICO)试验,观察其表面裂纹产生的情况,分析变形温度和变形量对裂纹产生的影响。结果表明:当温度一定时,Cr12MoV钢达到一定变形量时才会出现裂纹。随着变形量的再增加,试样表面的裂纹数量增多。在不同温度下,Cr12MoV钢具有不同的临界变形量,高于该临界变形量时,裂纹数量随着变形量的增大而增多,直至造成试样开裂。试样在低温条件下出现开裂的原因主要为网状碳化物析出较多,在晶界形成薄弱区,导致试样在一定变形量下开裂;试样在高温条件下出现开裂的原因主要为过热引起碳化物的聚集长大,造成应力集中,降低了材料的塑韧性,导致材料开裂。通过SICO试验和热拉伸试验得到的Cr12MoV钢最宜加工温度范围相同,均为1 100～1 150℃,且1 150℃为最佳锻造温度。     

基于本构分析的中碳钒微合金钢热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对一种中碳钒微合金钢在变形温度900~1 100℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的热变形行为进行研究.分别建立了实验钢的幂律、指数和双曲正弦本构方程,观察了实验钢在不同变形条件下的显微组织,得出了实验钢的动态再结晶稳态晶粒尺寸和峰值应变与Zener-Hollomon参数的关系.结果表明:双曲正弦本构方程具有最高的拟合精度;实验钢热变形激活能Q为273.225 kJ/mol,与奥氏体的自扩散激活能(270 kJ/mol)十分接近,说明实验钢在此变形条件下的速率控制机制是扩散控制的位错攀移;显微组织观察表明,实验钢的动态再结晶行为受变形温度和应变速率的影响;拟合得出实验钢的动态再结晶稳态晶粒尺寸(Ds)和峰值应变与Z参数的关系为ln Ds=-0.200 31ln Z+7.941 65和lnεp=0.184 56ln Z-5.373 83.     

Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形貌演变规律.结果表明:流变应力曲线分为3个阶段,即加工硬化、动态软化及稳定流变应力;当变形温度升高和应变速率下降时,峰值应力及其所对应的临界应变减小,说明更容易发生动态再结晶;在变形初期ε0.1时,流变应力曲线出现应变增加而应力几乎保持不变的类屈服平台;压缩后的组织为奥氏体/铁素体双相组织,动态再结晶先在铁素体内部发生,随后由奥氏体承担;随着变形温度的升高和应变速率的下降,晶粒尺寸细化并趋于均匀,说明动态再结晶完成的更充分;本实验钢在本文处理工艺及0.6真应变下的最佳热加工工艺参数区间为1 250~1 400 K,应变速率为0.03~0.3 s~(-1);受合金元素影响,实验用钢的表观应力指数和热变形激活能分别为4.588 9和250.6 k J/mol,本构方程为ε·=6.20×10~9[sinh(0.009σ)]~(4.588 9)exp(-(250 601)/(8.314T)).     

Microstructural stability of 9--12%Cr ferrite/martensite heat-resistant steels

The microstructural evolutions of advanced 9--12%Cr ferrite/martensite heat-resistant steels used for power generation plants are reviewed in this article. Despite of the small differences in chemical compositions, the steels share the same microstructure of the as-tempered martensite. It is the thermal stability of the initial microstructure that matters the creep behavior of these heat-resistant steels. The microstructural evolutions involved? in? 9--12%Cr ?ferrite ?heat-resistant ?steels ?are ?elabo- rated, including (1) martensitic lath widening, (2) disappearance of prior austenite grain boundary, (3) emergence of subgrains, (4) coarsening of precipitates, and (5) formation of new precipitates, such as Laves-phase and Z-phase. The former three microstructural evolutions could be retarded by properly disposing the latter two. Namely improving the stability of precipitates and optimizing their size distribution can effectively exert the beneficial influence of precipitates on microstructures. In this sense, the microstructural stability of the tempered martensite is in fact the stability of precipitates during the creep. Many attempts have been carried out to improve the microstructural stability of 9--12%Cr steels and several promising heat-resistant steels have been developed.     

Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag镁合金热压缩变形行为研究

为了考察Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag镁合金在不同条件下的变形行为,采用Gleeble2000热模拟机对该合金进行研究,分析了该合金在变形温度350~500℃,应变速率0.001~1 s-1条件下流变应力的变化规律.研究结果表明:变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;在应变速率相同的情况下,合金在较高温度下变形时,流变应力随应变量的增加达到峰值后,基本呈稳态流变特征;采用双曲正弦模型计算出该合金的变形激活能和应力指数,建立了该合金相应的热变形本构关系.     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及热变形研究

为了探究石墨烯增强铝基复合材料的制备工艺及其热变形行为,本文采用湿混球磨结合真空热压烧结法制备了0.5wt.％石墨烯增强铝基复合材料,并利用场发射扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对其进行微观组织观察、成分和物相分析,用Gleeble 3800热模拟机对复合材料进行等温压缩试验,建立了材料的本构方程并分析其热变形机理...     

Microstructures and mechanical properties of friction stir welds on 9% Cr reduced activation ferritic/martensitic steel

In this study,the microstructures and mechanical properties of 9%Cr reduced activation ferritic/martensitic(RAFM) steel friction stir welded joints were investigated.When a W-Re tool is used,the recommended welding parameters are 300 rpm rotational speed,60 mm/min welding speed and10 kn axial force.In stir zone(SZ),austenite dynamic recrystallization induced by plastic deformation and the high cooling rates lead to an obvious refinement of prior austenite grains and martensite laths.The microstructure in SZ contains lath martensite with high dislocation density,a lot of nano-sized MX and M_3C phase particles,but almost no M_(23)C_6 precipitates.In thermal mechanically affect zone(TMAZ)and heat affect zone(HAZ),refinement of prior austenite and martensitic laths and partial dissolution of M_(23)C_6 precipitates are obtained at relatively low rotational speed.However,with the increase of heat input,coarsening of martensitic laths,prior austenite grains,and complete dissolution of M_(23)C_6 precipitates are achieved.Impact toughness of SZ at-20?C is slightly lower than that of base material(BM),and exhibits a decreasing trend with the increase of rotational speed.     

Constitutive modelling for high temperature behavior of 1Cr12Ni3Mo2VNbN martensitic steel

The deformation behavior of 1Cr12Ni3Mo2VNbN martensitic steel in the temperature range of 1253 and 1453 K and the strain rate range of 0.01 and 10 s⁻¹ are investigated by isothermal compression tests on a Gleeble 1500 thermal-mechanics simulator. Most of the stress-strain curves exhibit a single peak stress, after which the stress gradually decreases until a steady state stress occurs, indicating a typical dynamic recrystallization (DRX) behavior of the steel under the deformation conditions. The experimental data are employed to develop constitutive equations on the basis of the Arrhenius-type equation. In the constitutive equations, the effect of the strain on the deformation behavior is incorporated and the effects of the deformation temperature and strain rate are represented by the Zener-Holloman parameter. The flow stress predicted by the constitutive equations shows good agreement with the experimental stress, which validates the efficiency of the constitutive equations in describing the deformation behavior of the material.     

铁素体/贝氏体双相钢的变形和断裂特性

对一种低碳硅锰钢进行TMCP实验,获得了不同铁素体形态的铁素体/贝氏体双相钢(FB钢),研究了FB钢在单轴拉伸下的变形行为及断裂特性,结果表明:在均匀塑性变形阶段,FB钢的瞬时加工硬化指数n*值与真应变ε的关系曲线可分为n*值较高、n*值随ε缓慢下降以及n*值随ε迅速下降三个阶段,与等轴铁素体/贝氏体双相钢相比,准多边形铁素体/贝氏体双相钢的强度和低应变区的n*值均比较高,FB钢拉伸试样颈缩区的孔洞或微裂纹产生在F-B相界面附近和铁素体内,有助于减弱裂纹尖端附近的局部应力集中,改善钢材的抗裂纹扩展性能.     

Effects of carbon content on the formation of nano/ultrafine grained low-carbon steel treated by martensite process

Martensite process consists of simple cold rolling and annealing of martensite structure. This process can produce a nano/ultrafine grained structure in carbon steels. The key to the process is to start from martensite structure. Carbon can hardly affect the morphology of lath martensite. In this study, the effects of carbon content on required rolling reduction and formation mechanisms of nano/ultrafine ferrite grains are investigated. For this purpose, two low-carbon steels containing 0.04 and 0.08 wt% carbon are processed. Rolling reduction ranging from 40 to 80% is used. Specimens are annealed at various temperatures from 450 to 700 °C. After annealing at 500 °C, ultrafine ferrite grains are obtained in the 80% cold-rolled specimen containing 0.08 wt% C. The formation of these ultrafine ferrite grains is interpreted here in terms of the relationship between the size of the laths and the blocks of the lath martensite and required rolling reduction for dividing them into sub-micron scale sections. The required rolling reduction increases with decreasing the carbon content of steel.     

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).