TA15钛合金高温热压缩变形行为及热加工图

获得准确的钛合金塑性变形特征和热加工条件,是钛合金挤压、轧制等塑性加工工艺参数选择的重要依据。本实验研究了TA15钛合金在应变速率0.01~20 s~(-1)、变形温度850~1050℃条件下的压缩变形行为、组织特征,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出了TA15本构方程,基于动态材料模型建立了合金在真应变0.1~0.7时的热加工图。结果表明,在本实验的应变速率和变形温度的条件下进行压缩变形,随着变形温度的升高,合金中的α相逐渐向β相转变;随着应变速率的提高,α相向β相转变的程度逐渐减小。根据热加工图确定了合金的两个热加工安全区域:(1)变形温度950~1050℃、应变速率0.01~0.37 s~(-1);(2)变形温度875~950℃、应变速率1.65~13.5 s~(-1)。     

TA7钛合金高温变形行为研究（英文）

为了分析TA7钛合金的热变形工艺参数,通过高温压缩试验对TA7钛合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1123~1273K,应变速率为0.001~1 s~(-1)。此外,提出了一种修正并联本构模型用来分析应变速率、变形温度及应变对流动应力的影响。然后,基于动态模型,建立了TA7钛合金的热加工图,并通过微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。结果表明,TA7钛合金合理的工艺参数为变形温度1223 K,应变速率0.001 s~(-1),而其非稳态区域位于低温高应变速率区。     

TA11钛合金热变形本构方程

在Gleeble-3500热模拟试验机上进行等温热压缩试验,得到TA11钛合金在温度为954~1074℃、应变速率为0.05~5 s~(-1)、变形量为60%条件下的真应力-真应变曲线。根据真应力-真应变曲线,分析流变应力随变形温度、应变速率和应变的变化规律。结果表明,流变应力与变形速率成正比,与变形温度成反比;利用Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了TA11钛合金的热变形本构方程。经验证明,试验值与所建立的本构方程的预测值吻合较好,可用于预测TA11钛合金塑性变形过程中的变形抗力和作为有限元数值模拟的材料模型。     

15-5PH不锈钢的热变形行为及热加工图

在Gleeble-3800热模拟试验机上对15-5PH钢进行高温热压缩试验,研究该材料在变形温度850~1180℃、应变速率0.001~10 s~(-1)、真应变量约为0.9条件下的热变形行为。采用双曲正弦模型建立了该材料的高温变形本构关系,依据动态材料模型建立并分析了其热加工图。结果表明:在热压缩过程中,峰值应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的升高而增大,当变形速率较低时,材料在变形温度范围内均发生了动态再结晶。15-5PH钢的热变形激活能为228.41 k J/mol。从热加工图中获得了该材料最佳热加工参数范围是:变形温度1000~1150℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)。     

航空用TA15钛合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度800~980℃及应变速率0.001~1 s~(-1)范围内进行了TA15钛合金热压缩试验,研究了TA15钛合金在热变形过程中力学行为特点及微观组织演变规律。研究结果显示,变形温度和应变速率对流变应力影响显著。随着变形温度升高和应变速率的降低,最大变形抗力减小,且使得流变曲线在较小应变下即达到稳态。当变形温度低于或等于900℃时,随应变的增加合金的动态软化效应显著,当温度高于900℃时,合金的软化效应逐渐减弱,这主要与温度升高导致密排六方α相与体心立方β相两相比例改变进而导致主导软化机制改变有关。基于流变曲线,建立了考虑摩擦效应和应变补偿的热变形本构方程。对比分析表明所建立的双曲正弦型本构模型可较好地预测不同变形阶段合金流变应力,可为TA15钛合金热加工工艺的选择等提供参考依据。     

基于热加工图的机床用双相不锈钢的热加工行为研究

采用Gleeble3800热模拟机对2205双相不锈钢进行高温热压缩变形实验,分析该材料在变形温度为950~1 100℃、应变速率为0.1~50.0 s~(-1),工程变形量为66.6%不变的条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了2205双相不锈钢的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区。得到2205双相不锈钢热变形激活能Qdef=405.8 k J/mol,结合热加工图确定了最佳的热加工区间为变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1.0 s~(-1)。为2205双相不锈钢的热加工工艺提供依据。     

基于热加工图的铸态TC18钛合金热变形特征研究（英文）

采用Gleeble-3800热模拟机对铸态TC18钛合金进行高温热压缩变形实验,分析该合金在变形温度1000~1150℃、应变速率0.01~10s~(-1)和变形量为70%条件下流变应力的变化规律。确定TC18钛合金热变形激活能,建立热加工图,并通过组织观察对热加工图进行解释。综合不同应变量下的热加工图,获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,为铸态TC18钛合金热加工工艺优化提供理论依据。     

TA10钛合金热加工图的建立及分析

采用Gleeble-1500D热/力模拟实验机,在变形温度为800~1050℃,应变速率为0.01~5 s~(-1)的条件下,对TA10钛合金做热压缩实验,并根据动态材料模型(DMM)建立不同应变下TA10钛合金的热加工图,分析应变对耗散效率因子、失稳参数和热加工图的影响。结果表明:随着应变的增加,峰值耗散效率因子和流变失稳区均呈现出规律性的变化,都出现了先减小后增大的现象,流变失稳区由小应变时的一个失稳区逐渐变为大应变时的两个失稳区;适用于TA10钛合金的热加工工艺参数范围是变形温度为950~1050℃、应变速率为0.01~0.8 s~(-1)。     

16Cr超级马氏体不锈钢的热变形特性

采用Gleeble3800热模拟试验机对16Cr超级马氏体不锈钢进行高温热压缩试验,测得其高温流变应力曲线。通过双曲正弦模型构建了试验钢的热变形本构方程,获得了该钢的热变形表观激活能Q为533.018 k J/mol。根据材料动态模型绘制试验钢热加工图,结合高温变形后显微组织,确定可行热加工工艺参数:变形温度为925~1025℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1);变形温度为1050~1100℃,应变速率为0.1~10 s~(-1)。此时试验钢组织发生了完全动态再结晶,晶粒明显细化,且对应的能量耗散效率较高。     

TA15钛合金热变形应力应变曲线及本构模型

在变形温度分别为750,800,850,900,950,1000和1050℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1和1s~(-1)的条件下,对TA15钛合金进行了热压缩试验,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。根据试验结果,计算了变形过程的温升,表明变形热所导致的温升大小与应变速率和应变均成正比,在T=750℃,ε=1s~(-1)的低温高应变速率条件下所产生的温升最大,可以达到122.63℃。基于Sellars-Tegart本构模型,建立了TA15钛合金热变形时的本构模型。     

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130 ℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080 ℃,应变速率0.0001~0.004 s^-1。     

铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图

采用热压缩试验研究了铸态C-276镍基高温合金在950~1250℃和0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:该合金的热变形流变应力随着变形温度的增加及应变速率的降低而减小;当变形条件为1250℃、0.1 s~(-1)时,合金在热压缩过程中发生了动态应变时效。基于流变应力数据建立了合金的热变形本构方程;基于动态材料模型建立了合金在不同应变下的热加工图。通过加工图和微观组织观察优化了合金的热变形参数。合金的表观激活能为497k J/mol铸态C-276合金适宜的热加工区域为1050~1250℃和应变速率0.1~1.0 s~(-1)。     

新型建筑用铝锰合金的热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机对新型Al-Mn-Er-Zr合金屋面板进行了高温热压缩变形,研究了变形温度350～550℃、应变速率0. 01～10 s~(-1)范围内的热变形行为,建立了热变形本构方程和热加工图。结果表明,建立的热变形本构方程计算得到的峰值应力与实测值基本吻合,峰值应力实测值和计算值的误差在6%以内,可以较好地对Al-Mn-Er-Zr合金的高温流变行为进行预测; Al-Mn-Er-Zr合金在变形温度450～550℃、应变速率为0. 1 s~(-1)时不会发生流变失稳,且功率耗散因子较大,较容易热加工,为适宜的热加工区域。     

锻态镍钛合金的热变形行为

采用Gleeble-3800热压缩模拟实验机,对锻态镍钛合金进行等温热压缩实验,研究其热变形行为,实验条件为应变速率0.01～10.00 s~((-1)),变形温度650～1050℃。实验得出了镍钛合金在热压缩过程中的应力-应变曲线,分析了应变对材料变形常数的影响,并根据实验数据建立了锻态镍钛合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变量的本构关系,从而确定了锻态镍钛合金在热压缩变形时的热变形激活能Q和结构因子A。并利用热加工图,确定了锻态镍钛合金在成形过程中的安全加工温度。通过实验表明:锻态镍钛合金的热变形激活能Q为222. 540 kJ·mol~(-1),锻态镍钛合金较佳的热变形温度范围为850～920℃,应变速率低于1.00 s~(-1)。     

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金热变形行为及加工图（英文）

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为820~1060℃及应变速率为0.001~1 s~(-1)参数范围内对Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金进行等温恒应变速率压缩试验。建立了该合金的高温变形本构方程,得到两相区和单相区的表面激活能分别为764.714和126.936k J/mol。基于动态材料模型(DMM)和Prasad失稳准则建立了应变为0.4和0.7时的热加工图。分析加工图发现:Ti-6Al-3Nb-2Zr~(-1)Mo钛合金在840~1060℃,应变速率为0.001~0.1 s~(-1)之间主要发生动态再结晶(DRX)/球化,此区间变形时耗散率峰值51%分别出现在940℃/0.001 s~(-1)和880℃/1 s~(-1),其变形后微观组织演变机制与热加工图匹配较好,当变形发生在820℃,较高应变速率(≥1 s~(-1))下该合金加工时易发生流变失稳现象。     

TA19钛合金高温变形热加工图构建和微观组织演变

利用Gleeble-3500热模拟压缩试验机,在变形温度820～980℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的变形条件下,对TA19钛合金进行热模拟压缩试验,并根据动态材料模型(DMM)建立了其热加工图。同时,结合TA19钛合金微观组织分析,揭示了热变形工艺参数影响热加工图的内在原因。结果表明:变形工艺参数与能量耗散率和非稳态区密切相关。应变速率为0.01～1 s~(-1)时,能量耗散率较大,且随着变形温度的升高,能量耗散率先增大后减小,在940℃附近获得最大值。同时,变形失稳区包括2个典型区域,其中I区为(820～900)℃/(0.01～1) s~(-1),II区为(960～980)℃/(1～10) s~(-1)。变形温度为940℃时,较多的等轴α相和较高的再结晶驱动温度使得再结晶程度加强,因此能量耗散率获得最大值。绝热剪切带、片层α相与等轴α相之间的变形不协调以及β晶粒的剧烈长大是TA19钛合金高温变形失稳的主要原因。     

Cu-Cr-Zr合金的高温热变形行为

利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Cu-0.6Cr-0.03Zr合金进行高温热压缩变形,研究了合金在550～750℃变形温度、0.01～5 s~(-1)应变速率条件下的热压缩变形行为,建立Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的热变形本构方程及热加工图。结果表明:Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的流变行为可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦模型来描述,合金的热变形激活能为572.05 kJ/mol;Cu-0.6Cr-0.03Zr合金在高温热压缩变形时存在3个安全加工区,合金最佳热变形参数为变形温度770～800℃、应变速率0.01～0.05 s~(-1)、功率耗散效率因子32%～40%。     

4043铝合金热变形行为和热加工图

通过热压缩试验研究了4043铝合金在变形温度350～500℃和应变速率0.01～10 s~(-1)的热成形性能,建立了合金的本构方程和热加工图。结果表明:变形温度对4043铝合金应变速率敏感系数的影响较小;高温变形主要受位错的热激活能控制;最佳热变形工艺参数是温度460～500℃、应变速率0.05～1 s~(-1)。     

TC21钛合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金进行了高温热压缩变形试验。试验变形温度为890～990℃,应变速率为0.01～10s~(-1)。通过分析不同热变形条件下获得的应力-应变曲线和微观组织,探究合金在高温变形中的微观组织演变规律。结果表明:TC21钛合金对变形温度和变形速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和温度的降低而升高。随着变形温度的升高和应变速率的降低,变形中动态回复作用增强,微观组织中动态再结晶晶粒数目减少。此外,应用线性回归方法,建立TC21钛合金的高温本构方程,经过实验验证,该本构模型与实验结果吻合较好;基于Prasad失稳准则,建立了TC21钛合金热加工图,为TC21钛合金锻造工艺的制定提供理论依据。     

Monel K-500合金的热变形行为及热加工图

对Monel K-500合金对试样进行了时效处理,让其析出大量碳化物。使用Gleeble-3800热模拟机对Monel K-500合金试样进行了高温压缩试验,研究了该合金在变形温度850~1150℃,应变速率0.01~10 s~(-1)时的流动应力行为。建立了该合金的热压缩本构方程。根据试验数据建立了真应变0.8的热加工图。使用光学显微镜进行了组织分析,确定了合金压缩变形的加工"安全区"和"失稳区"。结果表明:在变形温度850℃、应变速率0.1 s~(-1)时合金开始动态再结晶;合金的热变形激活能为375.32611 k J/mol。合理的热加工参数是:应变速率0.1~0.5 s~(-1)、变形温度1000~1150℃。此时耗散功率在40%左右,再结晶充分,组织细小、均匀。