7050铝合金的热变形行为及热加工图研究

通过热力模拟系统地研究了7050铝合金的热塑性变形行为,拟合出了该合金在宽温度区间及应变速率下的高温本构关系模型,建立了热加工图,探讨了热变形机理。结果表明:在变形温度250~465℃、应变速率0.001~10 s~(-1)下,7050铝合金的流动应力随变形温度的降低及应变速率的升高而升高;应变量对7050铝合金的热加工图影响不明显,能量耗散效率随应变速率的降低和变形温度的升高而增大。     

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)。     

均匀化处理的6063铝合金的热压缩变形行为及组织演变

为了考察6063铝合金在较高应变速率下的变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对合金在变形温度390~510℃和应变速率1~20 s~(-1)进行热压缩试验。结果表明:流动应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。在应变速率为1~10 s~(-1)时,流动应力随着应变增加逐渐进入稳态流动阶段;在应变速率为20 s~(-1)时,流动应力达到峰值后随应变量增加而下降。通过热加工图获得适宜的热变形工艺参数为:变形温度460~490℃,应变速率2~6.3 s~(-1)。合金在失稳区发生局部流动和剪切变形,在安全加工区域组织更均匀。随着温度升高和应变速率下降,位错密度减小,合金发生动态再结晶。     

欠时效态7075铝合金热变形行为及热加工图

采用Gleebe-3500型热模拟试验机对7075铝合金进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了该合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下的热变形行为,并据此建立了热加工图。结果表明:流变真应力随应变速率的升高而增大,随变形温度的升高而减小;经250℃、16 h欠时效处理的样品,其峰值应力要显著大于未经时效的样品;真应变为0.3和0.7的热加工图在250~350℃的温度区间、0.01~1 s~(-1)的应变速率区间均出现流变失稳;16 h欠时效态7075铝合金的最佳热变形参数为:变形温度400~450℃、应变速率0.01~0.001 s~(-1)。     

高钛6061铝合金的热变形行为（英文）

利用应力应变曲线、热加工图,结合电子透射电子显微镜和背散射衍射技术研究在变形温度为350~510°C、应变速率为0.001~10 s-1时高钛6061铝合金的热变形行为。结果表明,该合金的热压缩变形流变峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;在实验参数范围内平均热变形激活能为185 k J/mol;建立了流变应力模型;该合金热变形时主要的软化机制为动态回复;根据材料动态模型获得了高钛6061铝合金的热加工图,最佳的热加工窗口温度为400~440°C,应变速率为0.001~0.1 s~(-1)。     

15Vol%SiC_P/Al复合材料热加工图研究

采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机对15vol%SiC_P/Al复合材料进行热模拟试验研究,试验变形温度为623~773 K,应变速率为0.001~10 s~(-1)。从流变应力曲线可以发现,存在明显的应变速率强化和高温软化现象。在流变应力曲线基础上,基于Prasad准则建立了该材料的热加工图,确定出适合SiC_P/Al复合材料加工的区域为变形温度720~773 K,应变速率0.001~0.8 s~(-1)。     

节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究

采用Gleeble-3800热力模拟试验机在温度为1123~1423 K、应变速率为0.001~10 s~(-1)的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响规律。结果表明,相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s~(-1)增至0.01和0.1 s~(-1)提高了动态再结晶温度范围,而1和10 s~(-1)的较高应变速率不利于动态再结晶。在应变速率为0.001~0.1s~(-1)、变形温度为1253~1323 K时,峰值应力所对应的应变越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Zener-Hollomon参数较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 k J/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s~(-1)、变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。     

5083铝合金热压缩应力-应变曲线修正与热加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对圆柱体5083铝合金试样进行温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下的热压缩试验。对实验获得的真应力应变曲线进行摩擦修正,依据摩擦修正后的应力应变曲线计算本构方程,采用包含Zener-Hollomon参数的本构方程描述摩擦修正后的5083铝合金流变应力行为,其热变形激活能为164.17 kJ/mol。根据摩擦修正后的真应力-应变曲线绘制热加工图,随着真应变的增加,失稳区域向着高应变速率、高变形温度区域扩展,5083铝合金适宜热变形工艺参数:变形温度为400～500℃、变形速率为0.01～0.1s~(-1)与340～450℃、变形速率为0.001～0.01 s~(-1)。随着变形温度升高与应变速率降低,晶粒内位错密度减少,主要软化机制逐渐由动态回复转变为动态再结晶。     

均匀化态Al-3.2Mg-0.4Er铝合金的热变形行为（英文）

在573~723 K、0.001~1 s~(-1)变形条件下研究均匀化态Al-3.2Mg-0.4Er铝合金的热变形行为。基于热压缩实验结果,构建综合考虑应变速率、变形温度和应变的唯象本构方程,同时建立再结晶动力学方程和塑性加工图。结果显示:所构建的本构模型能准确地预测Al-3.2Mg-0.4Er铝合金在热变形过程中的流变应力。再结晶组织的演变和再结晶体积分数可以由所建立的动力学方程以S曲线形式进行描述。此外,构建了合金在不同应变下的热塑性加工图,得到均匀化态Al-3.2Mg-0.4Er铝合金的较优加工条件为573 K、0.001 s~(-1)及723 K、0.001~1 s~(-1).     

基于等温压缩试验的20Cr2Ni4A钢Johnson-Cook本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度700～1000℃、应变速率0.001～1 s~(-1)条件下进行了20Cr2Ni4A钢的等温压缩试验。结果表明,20Cr2Ni4A钢的流动应力随变形温度的降低或应变速率的增加而增加,其在700℃变形条件下的真实应力-应变曲线的变化规律异于其它变形温度,真实应力达到峰值后,以软化机制为主,但并未出现先强化后软化的单峰型应力-应变曲线。构建了20Cr2Ni4A钢的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率敏感系数进行了修正,修正后的本构模型的适用范围为变形温度700～1000℃、应变速率0.001～0.1 s~(-1)。通过对热加工图的分析,确定的20Cr2Ni4A钢合理的热加工参数范围为:变形温度925～1000℃、应变速率0.001～0.05 s~(-1)。本研究可为20Cr2Ni4A钢热加工工艺参数的选择提供理论依据。     

含稀土AZ31镁合金热压缩变形行为及加工图

在变形温度为250~400℃和应变速率为0.01~10s~(-1)的条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对含稀土AZ31镁合金进行等温恒应变速率热压缩试验,获得了其真应力-应变曲线。确定了该合金在稳态应力下的Arrhenius流动应力模型参数,并基于动态材料模型理论(DMM)建立了其热加工图。结果表明,该合金的流动应力随应变速率的升高和温度的降低而增大。结合热加工图和显微组织演化分析,确定其适宜的热成形工艺区域有两个:0.03~0.8s~(-1),250~325℃和0.01~0.9s~(-1),350~400℃。     

高强铝合金叠层材料高温复合变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机通过压缩复合变形制备了705/706铝合金叠层材料,研究了705和706两种铝合金在温度为573~773K,应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的流变行为,并建立了复合变形的应力-应变本构方程和加工图。结果表明,705和706铝合金在压缩复合变形过程中,其流变应力随着变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征,具有正应变速率敏感性。复合变形的平均变形激活能为147.2kJ/mol,与单一的Al-7.0Zn-2.9Mg合金相比更容易发生塑性变形。不同应变量的加工图显示两种合金在高温压缩复合变形时安全区域主要存在于高温、中等应变量和低应变速率的条件下,较合适的加工条件是道次应变量为0.2~0.4,变形温度为723~748K,应变速率为0.1~0.01s~(-1)。     

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)。     

7A04铝合金车轮半成品热变形行为研究

采用GLEEBLE-1500热模拟试验机研究了7A04铝合金车轮半成品的热变形及最佳热成形参数,使用金相显微镜分析微观组织。结果表明,在变形温度一定时,该铝合金的流变应力随应变速率的增加而逐渐增大;在应变速率一定时,其流变应力随变形温度的升高而降低。当变形温度为320℃时,晶粒仅发生形状的变化,其变形机制以动态回复为主;当变形温度为480℃时,出现了动态再结晶现象,从而使晶粒细化。铝合金车轮半成品热加工图中仅有一个功率耗散较大的区域(370℃~480℃,0.1 s~(-1)~0.003 s~(-1)),且其峰值功率耗散可达37%,失稳区的范围是:380℃~420℃,0.1 s~(-1)~1 s~(-1)。其优化的热加工参数与挤压态棒材及铸态7A04铝合金的优化热加工参数不同,表明多道次变形时,7A04铝合金热加工不宜选择单一的热变形参数。     

S32654超级奥氏体不锈钢压缩热变形中流动行为的本构模型

利用Gleeble-3008热模拟机研究了S32654超级奥氏体不锈钢在950~1 250℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并建立该材料的热变形本构模型。结果表明:变形温度和应变速率对S32654超级奥氏体不锈钢的流变应力影响显著;流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大。温度高于1 150℃、应变速率小于0.1 s~(-1)时钢的应力曲线较平稳,在10 s~(-1)的高应变速率时流变曲线出现动态软化现象。S32654超级奥氏体不锈钢的热变形本构模型预测值与实验值吻合较好。     

300M高强钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度850℃~1200℃、应变速率0.001s~(-1)~10s~(-1)下进行热压缩实验,研究300M高强钢的热变形行为。根据双曲正弦函数,分析全应变条件下流动应力与Z参数间的关系,得到300M高强钢的变形激活能Q及参数A、n、α的值,建立全应变本构方程。基于动态材料模型,建立300M高强钢的热加工图,并讨论了300M钢组织演化规律。结果表明,考虑应变补偿的本构方程,在实验条件内计算的流动应力与实验所测结果吻合度较高;随变形温度的升高及应变速率的减小,300M钢的奥氏体晶粒尺寸增加;变形温度900℃~1 200℃、应变速率0.001s~(-1)~0.1s~(-1)是300M高强钢较佳的热加工工艺范围。     

基于热加工图的20MND5钢的高温热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温等温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10 s~(~(-1))、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了其热变形本构方程。结果表明:在应变速率为0.001~0.1 s~(-1)时,20MND5钢的高温流变应力主要以动态再结晶软化机制为特征。在应变速率为1.0~10 s~(-1)时,真应力随应变量的增大而增大,但当应变速率为1.0 s~(~(-1)),变形温度达到1150℃时,发生明显的动态再结晶。综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数。分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量。     

5005铝合金热压缩变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对5005铝合金材料进行热压缩试验,应变速率为0.01~10 s~(-1),变形温度为300~500℃,研究了材料的流动应力,并建立了本构方程。研究结果表明:在本实验中,5005铝合金具有负温度敏感性和正应变速率敏感性。变形初期,流动应力随变形程度的增加而迅速升高,达到峰值后,逐渐趋于平缓,此时流变曲线表现为稳态流变特征;该铝合金的热压缩流动应力可用包含Zener-Hollomon参数的双曲正弦关系来描述,其热变形激活能Q为180.69 k J·mol~(-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。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。