7050铝合金热塑性变形流变应力和组织演变的研究

借助Gleeble-1500热模拟试验机对7050铝合金在不同应变速率、变形温度和压下率下进行镦粗试验,获得了在250、325℃、400、475℃变形温度下变形速率分别为0.01、0.1、1、10s-1的真应力-真应变曲线,进而分析了热塑性变形条件对该合金流变应力的影响。结果表明:变形温度越低、应变速率越高,流变应力越大,变形初始阶段流变应力随变形量增加而增大,达到极限值后进入近似稳态流变。与金相实验和光学显微镜观察试验方法相结合,研究了7050铝合金的高温热塑性变形条件下微观组织的演变规律;与压力加工原理相结合,分析了热塑性变形过程中变形参数和组织演变的关系。结果表明:通过改变变形温度、压下率和压下速率能有效改变动态再结晶组织体积分数和动态再结晶晶粒尺寸,压下率对该合金动态再结晶的影响较明显,不同温度下开始动态再结晶对应的变形量不同。     

ZK60镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学

采用Gleeble-1500热模拟机对ZK60镁合金在温度为200～400℃、应变速率为0.001～10s-1、最大变形量为60%的条件下进行恒应变速率高温压缩实验,研究高温变形过程中合金的动态再结晶行为;采用EM模型描述合金的动态回复曲线,以此为基础,得出ZK60合金热压缩过程中的动态再结晶动力学Avrami方程.利用有限元模拟合金热压缩过程中的动态再结晶.结果表明ZK60合金热压缩过程中由于存在动态再结晶的软化作用,流变应力达到峰值后逐渐减小,并最终达到稳态;随着变形量的增加和变形温度的升高,动态再结晶体积分数增加,合金变形更加均匀;随着应变速率的增加,动态再结晶分数有所减小,且.变形也更不均匀.     

7075铝合金高温热变形性能的研究

采用Gleeble-3800热模拟机,沿与原材料轴线呈0°、45°、90°方向切割试样,在320、400和480℃,变形速率0.01、0.1和1/s时对7075铝合金进行试验。研究了温度、应变速率对7075铝合金热变形过程中力学性能及显微组织的影响。结果表明:在同一应变速率下,7075铝合金的流变应力和进入稳态流动时所需的应变随温度的升高而降低;在低温成形时,晶粒的形状连续而均匀;随着变形温度升高,晶粒逐渐变得粗大;在较高温度变形时,大晶粒周围有细小的等轴晶出现,发生了动态再结晶。在同一变形温度下,7075铝合金的流变应力随应变速率的增大而提高;应变速率越大,越易出现动态再结晶。     

变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响

在Gleeble-1500热/力机上进行了变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响规律的系列实验研究,得到了不同变形条件下2124铝合金超厚板高温压缩成形过程中的流变曲线。实验结果表明,2124铝合金在0.01s-1~1s-1范围内,高温压缩变形过程存在近稳态流变特征,近稳态流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。当应变速率为10s-1时,真应力-真应变曲线出现锯齿状,说明合金发生动态再结晶现象。利用OM和TEM分别研究了变形温度、应变速率、应变量对2124铝合金高温压缩变形显微组织的影响,在此基础上,分析并建立了2124铝合金热压缩变形发生动态再结晶的临界条件。     

基于热加工图的6061铝合金热压缩变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对6061铝合金进行等温热压缩试验,研究变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1、压缩量为60%条件下合金的热变形特性,分析其高温流变应力行为,依据动态材料模型建立热加工图并结合热变形组织分析6061铝合金的热变形机制。结果表明,6061铝合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而下降,其高温软化机制以动态回复为主;合金在高应变速率下普遍存在流变失稳,最佳热加工区间变形温度为430~450℃,应变速率为0.01~0.05 s~(-1),该工艺范围内合金出现了部分动态再结晶组织。     

7050铝合金热压缩变形的流变行为及微观组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对均匀化7050铝合金在573~723℃和0.000 5~1s-1变形条件下进行热压缩试验。通过线性回归分析计算出均匀化7050铝合金的应变硬化指数以及变形激活能,获得了均匀化7050铝合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。并借助扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)显微分析,对不同热变形条件下合金的微观组织演变进行研究。结果表明,均匀化7050铝合金在高温压缩变形过程中有动态回复和动态再结晶现象。随着变形温度升高和应变速率下降,合金位错密度降低,流变应力减小。在热变形过程中,合金的主要软化机制由动态回复逐渐演变为动态再结晶,热变形组织由位错亚结构转变为再结晶组织。     

AZ91镁合金的热变形特征及组织演变

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250~400℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下流变应力及组织演变规律。结果表明:合金的热变形过程均表现出明显的动态再结晶特征,其流变应力及组织均受变形温度和应变速率的因素影响显著;流变应力随变形温度的升高、应变速率的减小而降低,而再结晶晶粒尺寸则随之增大,且再结晶程度进行越为充分,其再结晶晶粒大小基本随Z参数自然对数值的增大而呈指数递减规律。     

Ni-Ti形状记忆合金热压缩变形行为的研究

采用热模拟压缩实验在变形温度650～1050℃、应变速率0.01～1 s~(-1)、变形量20%～60%条件下对Ni-Ti形状记忆合金的热压缩变形行为及变形组织进行分析。随着压缩温度、应变速率或变形程度的增大,压缩试样的动态再结晶增加明显。当应变速率一定,压缩实验的温度越高,Ni-Ti形状记忆合金的流变应力越低。1050℃在应变速率0.1 s~(-1)压缩时Ni-Ti形状记忆合金的峰值应力仅为650℃压缩时的19.4%。     

Mg-5Zn-1Mn合金高应变速率热压缩过程中的组织演变和流变行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-5Zn-1Mn镁合金进行大变形(变形量为80%)热压缩实验,研究变形温度为250~400℃、应变速率为1~40 s-1范围内变形过程中合金的组织演变规律和流变行为。结果表明:该合金在上述工艺条件下进行热压缩变形时均发生了明显的动态再结晶,且高应变速率下获得的再结晶组织在较低应变速率下更为均匀、细小。通过分析流变应力变化过程中对应的微观机理,表明高应变速率更利于Mg-5Zn-1Mn镁合金实现大塑性变形。Mg-5Zn-1Mn合金的变形激活能随着变形温度的升高和应变速率的增大而减小。     

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。     

Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-Cr-Zr合金在变形温度为600~800℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)和总压缩应变量约50%条件下的热变形行为进行了研究。利用光学显微镜观察Cu-Cr-Zr合金在不同变形温度、不同应变速率下的显微组织,分析其组织演变规律。结果表明:应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小;Cu-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;在应变温度为800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和流变应力方程。     

AZ31B镁合金在高应变速率下的热压缩变形行为和微观组织演变

采用Thermecmastor-Z热模拟试验机在变形温度为200~520℃、应变速率为2~60 s-1条件下对AZ31B镁合金厚板进行热压缩变形试验,压缩变形量为60%。结合变形后的微观组织以及热压缩真应力-真应变曲线,分析应变速率和变形温度等工艺参数对其微观组织演变的影响。结果表明:当变形温度高于320℃时,AZ31B镁合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特性。当应变速率一定时,流变应力随温度升高而降低;当变形温度一定时,流变应力在高温低应变速率(低于15 s-1)下随应变速率增大而增大。变形后的微观组织显示,压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,动态再结晶体积分数随应变速率的增加而增大。另外,变形组织的均匀性受变形温度的影响十分显著。在热压缩实验的基础上,在温度为300~330℃时对板材进行单道次大压下量的热轧,获得的板材具有均匀细小的晶粒及优异的力学性能。     

铸态Mg-Zn-Zr-Gd合金的热压缩变形行为

为了研究Mg-Zn-Zr-Gd合金的热压缩变形行为,采用Gleeble-3500型热模拟试验机,在变形温度为300～400℃,变形速率为0.001～1 s^-1条件下对合金进行热压缩实验。分析了在不同的热压缩条件下合金的真应力-真应变曲线,通过引入Z参数建立了相关流变应力本构方程,同时观察了合金的微观组织演变。结果表明：合金在热压缩变形过程中主要发生了动态再结晶,且合金的流变应力随着应变速率降低和温度升高而减小。在低变形温度或高应变速率下进行热压缩变形时,再结晶晶粒比较细小,但是动态再结晶进行不充分,动态再结晶仅仅发生在晶界处且分布不均匀,仍然存在原始大晶粒。随着变形温度的升高和应变速率的降低,再结晶区域明显增加,再结晶晶粒也逐渐长大。根据热加工图分析得到合金最佳的热加工成形工艺区域为：温度为350～400℃,应变速率为0.1～1 s^-1。     

粉末冶金高速钢的热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟机上对粉末冶金高速钢进行了变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.001~1.0 s-1;最大变形量为60%的等温热模拟压缩变形实验,并对不同变形温度和变形速率下变形试样进行了微观组织变化的观察。结果表明:流变应力和微观组织受变形温度和应变速率的影响显著,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,且流变应力在经历加工硬化阶段后均表现出加工软化,最后出现稳态流动特征。随着应变速率的减小,局部塑性流动减弱,回复与动态再结晶进行较充分,碳化物分布趋于均匀;随着变形温度的升高,扩散和动态再结晶更容易,发生连续的再结晶,晶粒容易长大粗化。综合考虑材料的微观组织和热加工图,最佳的热加工变形温度为1050~1100℃和应变速率为0.1~0.01 s-1。     

7A85航空铝合金热加工过程的本构变形行为及组织演变

利用热模拟试验机研究了7A85铝合金的热变形行为,表征了不同热加工制度下的微观组织。结果表明7A85铝合金在热变形过程中具有稳态流变特征。变形过程中应力呈现正的应变速率敏感性和负的温度敏感性。变形温度越高,应变速率效应越明显。350℃热变形温度下,7A85铝合金基体同时存在高位错密度晶粒和再结晶晶粒。晶界弓出形核是7A85铝合金在热变形过程中动态再结晶的有效机制,位错密度梯度形成的能量差是晶界迁移的驱动力。7A85铝合金的热压缩变形过程为热激活过程,激活能达到153. 88 kJ·mol~(-1)。Z参数随应变速率的增加和变形温度的降低而降低,可较好的描述铝合金的热变形过程。     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

温度和应变速率对7050-H112铝合金流变应力和微观组织行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟机在变形温度300、350、400、450℃,应变速率0.01、0.1、1、10 s-1时,对7050-H112铝合金进行高温等温压缩试验,研究了热压缩变形时温度和应变速率对该合金流变行为的影响。结果表明:7050-H112铝合金对应变速率敏感,流变应力随应变速率的提高而升高;该合金高温压缩变形时的流变应力可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,其形变激活能为172 kJ/mol;微观组织演化过程表明该合金在应变速率0.01 s-1、加热温度450℃时发生了动态再结晶,最终得到了具有细长晶粒的合金组织。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950 ℃、温度间隔为50 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定.结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小.     

端子连接器用Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,采用等温压缩试验,研究了Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金在变形温度为750~950℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的流变应力的变化规律,测定了其真应力-应变曲线,并分析了合金在热压缩过程中的组织演变规律。结果表明,合金的真应力-应变曲线具有典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低以及应变速率的提高而增大,且变形温度越高、应变速率越小,合金越容易发生动态回复和再结晶。在试验基础上,计算并建立了合金热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率之间关系的热压缩高温变形本构方程。     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明: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;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.