粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为及加工图(英文)

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温压缩实验,在变形温度为1000-1150°C、应变速率为0.001-1s-1的条件下,研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金的流变行为。结果表明:变形温度和应变速率对该合金的流变行为有显著影响,流变应力随应变速率的增加和变形温度的降低而增大。不同应变条件下的加工图表明该合金的加工图对应变量很敏感。应变量为0.5时,对应的加工图表明粉末冶金Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金合适的加工区域是:温度1000-1050°C、应变速率0.001-0.05s-1;温度1050-1125°C、应变速率0.01-0.1s-1。对热变形后合金的显微组织和加工图进行分析,发现1000°C,0.001s-1是该合金进行热变形的最佳工艺参数。     

TC18钛合金高温变形行为与加工图

采用Gleeble1500热模拟机进行了热压缩试验,研究了TC18钛合金在温度700～950℃,应变速率0.001～10s-1条件下的高温压缩变形行为,并根据应力-应变曲线建立了合金的加工图.研究结果表明:合金在两相区温度变形,应力-应变曲线呈现流变软化特征;而在单相温度区和高应变速率下,合金表现出间断的屈服现象.合金适宜的加工条件为T=700～850℃,(ε)=0.01～0.001s-1与T=850～900℃,(ε)=1～10s-1.合金热加工失稳区为T=700～750℃,应变速率为0.1～10s-1区域.     

热加工工艺对医用TC20合金显微组织的影响

通过Gleeble-1500热模拟机对TC20合金的热压缩行为进行了研究。变形温度分别为:750、800、850、900℃;变形速率分别为:0.001、0.01、0.1、1.0 s-1;最大变形量为60%。结果表明:流变应力和微观组织受变形温度和应变速率影响显著;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。随着应变速率的减小,微观组织中α相尺寸增大,所占的比例减少;随着变形温度的升高,初生α相逐渐粗化,并转变为β相,所占比例降低。按照变形行为和微观组织大小,合适的热加工区域温度是750～850℃,应变速率是0.01～0.1s-1。     

Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr合金本构方程模型及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为623～773K,应变速率为0.001～1s-1条件下对Mg-10Gd-4.8Y-2Zn-0.6Zr(wt%)合金进行热压缩实验,研究了该合金热变形行为及热加工特征,建立了该合金热变形时的本构方程和加工图.结果表明,该合金高温变形时的峰值应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而显著减小;变形激活能为289.36kJ/mol;合金高温变形时存在两个失稳区,分别是变形温度为770～773K,应变速率为0.1s-1左右的区域,和变形温度小于750K,应变速率小于0.03s-1的区域;合金的最佳热加工温度为750～773K,应变速率为0.001～0.01s-1.     

基于热加工图的Cu-Ni-Si-P合金的高温热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,通过高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金在应变速率为0.01～5 s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明:在应变温度为750、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。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能(Q)为485.6 kJ/mol和热变形本构方程。根据动态材料模型计算并分析了该合金的热加工图,利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,温度为750～800℃,应变速率范围为0.01～0.1 s-1,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1150 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为.根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征,计算了α+β区域的平均变形激活能为799 kJ/mol,β区域平均变形激活能为105 kJ/mol.并根据动力学模型建立了加工图,分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区,确定了不同区域的变形机制.观察了变形后的显微组织.结果表明:在温度范围为900～980 ℃,应变速率范围为0.001～0.1 s-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶;在温度范围为1000～1100 ℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶.两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃,应变速率为0.1～10 s-1的区域和温度为1080～1130 ℃,应变速率为0.001～0.01 s-1区域.     

Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为

在Gleeble 1500D热模拟仪上进行热压缩实验,研究Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为,变形温度为300~500℃,变形速率为0.001~10 s-1,变形后总应变量为0.7。变形温度高于400℃时,真应力-真应变曲线呈现稳态流变,在其他温度下变形真应力-真应变曲线表现为加工硬化。根据动态材料模型建立合金的加工图,在400~500℃和0.001~0.1 s-1变形时加工图上出现一个发生动态回复的峰区,相应的变形激活能为176 kJ/mol,大于纯铝的自扩散激活能,表明合金在该区域变形的机制是位错的交滑移。变形失稳区的组织特征是局部变形。     

FGH4096粉末高温合金的热变形行为

对FGH4096合金进行了变形温度1050～1140℃,应变速率0.001～2s-1的热压缩实验。分析了合金的流变行为,构建了Arrhenius型本构方程,得到合金的热变形激活能为870.785kJ/mol。并建立了能够准确描述热加工过程中能量耗散情况和预测变形失稳的热加工图。结果表明:能量耗散与动态再结晶和晶粒长大有关,在变形温度Td为1050～1070℃,应变速率ε为0.001～0.01s-1范围内,峰值耗散率为61%(1050℃,0.001s-1),此区域易形成"项链"组织,很多晶粒处于形核阶段;在Td为1100～1140℃,ε为0.001～0.01s-1范围内,能量耗散峰值达50%(1110℃,0.001s-1),此时,晶界迁移显著,再结晶晶粒明显长大;在Td为1070～1100℃,ε为0.01～0.1s-1范围内,能量耗散率大于39%左右,再结晶完全、晶粒细小。Td为1060～1100℃,ε为0.5～2s-1时,合金落入流变失稳区,能量耗散率达到最小值,局部变形严重是造成流变失稳的重要原因。     

β转变组织TA15钛合金塑性流动失稳行为研究

本文采用THERMECMASTOR-Z型热模拟实验机对魏氏和网篮两种β转变组织TA15钛合金在温度750℃-950℃、应变 速率0.001s-1-10s-1范围进行等温恒应变速率压缩实验。实验结果表明,两种β转变组织钛合金在低温（750℃-880℃）和高应 变速率（0.0032s-1-10s-1）范围存在较大区域的塑性流动失稳,且魏氏组织的塑性流动失稳范围更大,在温度750℃-775℃、应变 速率0.001s-1-0.0032s-1和温度880℃-950℃、应变速率0.56s-1-10s-1区域也出现了塑性流动失稳。魏氏组织的塑性流动失稳缺陷 主要有45°宏观剪切裂纹、微裂纹和局部流动带三种,网篮组织的失稳缺陷主要有45°宏观剪切裂纹和局部流动带两种。魏氏组织比网篮组织更容易发生塑性流动失稳与网篮组织组织更均匀,在变形过程中协调分散性好,不利于产生应力集中有关。     

Cu-Cr-Zr-Ag合金高温热变形行为与变形机制

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr-Ag合金进行高温等温压缩试验,当热压缩应变速率为0.001~10 s-1、热变形温度为650~950℃时,同时对合金高温热压缩的热加工图以及变形机制进行研究。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大;热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,其激活能为Q=343.23 k J/mol,同时利用逐步回归的方法建立了该合金的流变应力方程。根据动态材料模型计算并分析了合金的热加工图,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数:温度为750~800℃、应变速率范围为0.01~0.1 s-1,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

ZA27合金的热变形及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩试验,研究ZA27合金的热变形行为,在变形温度为200~350℃、应变速率为0.01~5 s-1、工程应变为60%,基于Murty准则,建立ZA27合金的加工图。结果表明:流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大;在变形温度为200~210℃、应变速率为0.01~0.1 s-1和变形温度为250~350℃、应变速率为1~5 s-1的2个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是导致流变软化及稳态流变的主要原因,ZA27合金的安全热加工区域的变形温度在250~350℃之间、应变速率在0.1~1 s-1之间。     

汽车用5182铝合金温变形行为及组织

通过单向温拉伸试验以及扫描电镜和透射电镜观察,研究了汽车用5182铝合金板在变形温度为323~573 K,应变速率为0.001~0.1 s-1条件下的流变行为及微观组织。结果表明,在变形温度≥448 K、应变速率.ε=0.001 s-1条件下,5182合金出现明显的峰值应力,而当应变速率0.01~0.1 s-1时,合金的流变应力呈现稳态;当应变速率.ε=0.001 s-1时,随着变形温度的升高,合金单向温拉伸断口由典型的混合型断裂特征演变成典型的韧性断裂特征,合金产生了动态再结晶。     

ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图

研究了ZK31-1.5Y镁合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热压缩变形特性,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线确定了该合金在实验条件下的热变形机制及最佳工艺参数。结果表明:ZK31-1.5Y合金的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶和动态回复软化机制为特征,峰值应力和稳态应力随变形温度的降低或应变速率的升高显著增加。合金功率耗散图和失稳图中分别包含了3个效率峰值区和1个马鞍形流变失稳区,峰区效率范围为38%~65%,叠加后形成的加工图给出了实验参数范围内热变形时的最优工艺参数,其热变形温度为350~450℃、应变速率为0.1~1 s-1。当应变量由0.1~0.6逐渐增大时对加工图分布规律影响不大。     

Characterization of the Hot Deformation Behavior of Cu–Cr–Zr Alloy by Processing Maps

Hot deformation behavior of the Cu–Cr–Zr alloy was investigated using hot compressive tests in the temperature range of 650–850 °C and strain rate range of 0.001–10 s-1. The constitutive equation of the alloy based on the hyperbolic-sine equation was established to characterize the flow stress as a function of strain rate and deformation temperature. The critical conditions for the occurrence of dynamic recrystallization were determined based on the alloy strain hardening rate curves. Based on the dynamic material model, the processing maps at the strains of 0.3, 0.4 and 0.5were obtained. When the true strain was 0.5, greater power dissipation efficiency was observed at 800–850 °C and under0.001–0.1 s-1, with the peak efficiency of 47%. The evolution of DRX microstructure strongly depends on the deformation temperature and the strain rate. Based on the processing maps and microstructure evolution, the optimal hot working conditions for the Cu–Cr–Zr alloy are in the temperature range of 800–850 °C and the strain rate range of 0.001–0.1 s-1.     

铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

铸态Zn-Al合金高温拉伸变形行为

在SINTECH20/G拉伸试验机上对Zn-Al10-Cu2锌合金进行等温拉伸实验,研究该合金在变形温度为210℃~300℃、应变速率为0.001s-1~0.1s-1条件下的变形行为和拉伸力学性能。结果表明,峰值应力随温度升高而降低,随应变速率的提高而增大。通过线性回归分析,得出流变应力σ解析表达式,其中A、α和n值分别为6.63×1012s-1、0.0108MPa-1和4.81,其热变形激活能Q=150.127kJ/mol。该合金在温度为300℃、应变速率为0.001s-1时,出现超塑性趋势。     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,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减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

Hot Deformation Behaviors in Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) Composites

Thermal compression testing was investigated using the Gleeble 3800 thermal simulator,and thermal deformation behavior of particle-reinforced titanium matrix composites (TMCs) was studied under deformation temperatures of 750-900 ℃,strain rates of 0.001-1 s-1,and experimental deformation of 60％.According to obtained flow stress curves,the hot deformation characteristics were analyzed.Based on the Arrhenius hyperbolic sinusoidal model,the constitutive equation at high tempera-ture was established.Based on the theory of dynamic material models,a hot processing map of TMCs at high temperature was established,and the peak region of power dissipation rate and the instability region in the hot processing map were both determined.At the same time,the corresponding microstructures in the peak power dissipation rate and rheological instability regions were observed.The results showed that flow stress decreased with increasing deformation temperature and increased with increasing strain rate.The thermal deformation activation energy of titanium matrix composites was 301.8 kJ/mol.The Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) composites possessed only one instability zone under high-temperature compression at a strain of 0.5,with corresponding temperatures at 750-840 ℃ and strain rates at 0.1-1 s-1.The optimal thermal deformation parameters included corresponding temperatures of 830-880 ℃ and strain rates of 0.001-0.05 s-1.The microstructures corresponding to optimal hot working parameters in processing maps were more homogeneous than the microstructures in the instability zone,including the distribution uniformity of reinforcement and the degree of dynamic recrystallization,and no instability phenomena including abnormal grain growth,microcracks or intensive fracture of reinforcements were found,indicating that the hot processing map had a positive guiding effect on the option of desirable material thermal-working parameters.     

AZ80镁合金热变形流变应力研究

在应变速率为0.001s-1～10s-1,变形温度为200℃～400℃条件下,在Gleeble-3800热模拟机上对AZ80合金的流变应力进行了研究。结果表明,AZ80合金的流变应力强烈地受变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,其峰值流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于300℃时,其峰值流变应力呈现指数关系。在该文实验条件下,AZ80合金热变形应力指数n=8.43,热变形激活能Q=165.83kJ/mol。     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。