Fe-14Co-10Ni合金的高温塑性变形及热加工图

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为850～1150℃,应变速率为0.1～10s~(-1)的条件下,对具有高强韧性的Fe-14Co-10Ni基合金(16CoNi)在高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行了研究.试验结果表明,16CoNi合金的具有较高的动态再结晶温度,完全动态再结晶晶粒的平均尺寸随着Zener-Hollomon参数的增加而减小,并得到了动态再结晶晶粒尺寸与Z参数之间的定量关系.基于动态材料模型建立了16CoNi合金的热加工图(Processing Maps),当以0.1s~(-1)的应变速率,在1050℃变形时,合金的能量消耗效率达到最大值34%.     

镁合金AZ31B的高温塑性变形及加工图

采用加工图理论系统分析了AZ31B镁合金在高温变形过程中的变形行为.结果表明:采用加工图理论分析材料的高温变形行为能准确直观地反映出材料在不同变形条件下的组织演变规律.分析加工图发现,AZ31B镁合金在300℃以上具有很好的塑性,但是在变形温度为300～350℃时则需要采用较高的应变率,反之则会出现流变失稳现象,合金的塑性显著降低.     

Ti53311S合金高温塑性变形行为及加工图

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880～1080 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的Ti53311S钛合金的热变形行为.根据应力应变曲线分析了该合金的热变形行为,计算分析了加工图,并观察了变形后的显微组织.利用加工图结合显微组织确定了热变形的流变失稳区和实验范围内的最佳变形参数.结果表明:Ti53311S钛合金加工过程中温度应控制在相变点以下,应变速率应控制在0.01 s-1以上和10 s-1以下为宜.     

Haynes 282合金高温塑性变形的热加工图

采用Gleeble-3800型热模拟试验机研究了变形参数对Haynes 282合金热变形时流动应力的影响规律,建立了Haynes 282合金高温塑性变形时的热加工图。结果表明：在达到峰值应变后,当变形温度在1000℃及以下时,合金的软化速率一直大于硬化速率,应力持续下降;当变形温度大于1000℃时,加工硬化速率和再结晶软化速率达到动态平衡。合金热加工图包含两个危险区,危险区I:温度900～1000℃、应变速率0.1～10 s^-1和危险区Ⅱ:温度1000～1200℃、应变速率1～10 s^-1;热加工图中失稳区是由温度900～1000℃、应变速率0.1～10 s^-1和温度1000～1150℃、应变速率0.1～1 s^-1组成的区域;安全区对应的温度范围为1000～1200℃,应变速率为0.01～0.1 s^-1,该区的功率耗散系数为0.34～0.44,是合适的热加工区。     

15Cr-25Ni-Fe基合金高温塑性变形行为的加工图

在Gleeble-1500热模拟机上对15Cr-25Ni-Fe基合金GH2674进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在950-1200℃和0．001-10S^-1条件下的热变形行为．结果表明：GH2674合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区．再结晶Ⅰ区：功率耗散效率峰值为38％,峰值对应的温度和应变速率分别为1040℃与10s^-1;再结晶Ⅱ区：功率耗散效率峰值为40％,峰值对应的温度和应变速率分别为1075℃与0．04s^-1．在1075-1100℃温度区间内,可能是晶界相M382的溶解造成该合金的晶粒粗化,这在一定程度上会影响合金的热加工性能．在应变速率小于0．01s^-1、形变温度高于1050℃条件下,合金呈现晶粒急剧粗化现象,进而导致在热变形过程中楔形裂纹的产生;在应变速率高于0．1s^-1、形变温度低于1000℃条件下,合金有出现剪切变形带的趋势．根据上述加工图对GH2674合金的热变形工艺进行了初步设计．     

Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形及加工图

采用Gleeble-1500 热压缩模拟试验机进行压缩实验,在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-2～ 1 s-1的范围内,研究Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形行为,并基于动态材料模型,建立Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的加工图.结果表明:Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的高温变形流变应力对温度及应变速率敏感;流变应力随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减小;动态再结晶是导致流变软化及稳态流变的主要原因;Ti-46Al-2Cr-4Nb-Y合金的安全热加工区域为温度1 200～1 230 ℃,应变速率10-2～10-1 s-1.     

粉末冶金TA15钛合金高温塑性变形加工图

采用Gleeble-1500热模拟机对粉末冶金TA15钛合金进行热压缩试验.基于动态材料模型建立了粉末冶金TA15钛合金在温度850～1050℃,应变速率0.001～10 s-1范围内的加工图,并结合合金变形后的微观组织对加工图进行了解释.结果表明:在T-1000℃/ε=0.001 ～0.01s-1的区域内,功率耗散效率η值大于60％,合金可能发生了大晶超塑性变形.在T=850℃/ε=0.001～0.01 s-1、T=900℃/ε=1～10 s-1、T=950℃/ε=0.01～1 s1和T=1050℃/ε=1～10 s-1区域内η值小于30%,其变形后的试样出现纵向开裂或有粗大的β晶粒.在T=900～950℃/℃/ε=0.001～0.01 s-1、T=950～1000℃/ε=1～10 s-1和T=1000～1050℃/ε=0.01～0.1 s-1区域内为动态再结晶区,η值为30％～60％,出现动态再结晶或回复现象.     

高Nb-TiAl合金高温塑性变形行为及微观组织演化

对Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B(原子分数,%)合金进行热压缩实验,采用基于动态材料模型建立的加工图研究了在变形温度为950—1300℃,应变速率为0.001—10 s~(-1)条件下的热变形行为.结果表明:在热压缩过程中,高Nb-TiAl合金在不同变形温度和应变速率下表现出不同的流变行为.该合金在温度为950—1200℃,应变速率为1 10 s~(-1)和温度为1250—1300℃,应变速率为10 s~(-1)两个区域内易产生流变失稳现象.在温度为950 1100℃,应变速率为0.1—0.001 s~(-1)的区域和温度为1250—1300℃,应变速率为0.001—1s~(-1)的区域内合金发生了动态再结晶.在动态再结晶区域内功率耗散效率在40%—55%之间,热变形后组织细小均匀.该合金的功率耗散效率的峰值区为1150—1200℃,应变速率为0.001 s~(-1),峰值效率为64%,在此区间内合金发生超塑性变形.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金高温塑性变形行为的加工图

采用Gleeble-1500热模拟机进行恒温和恒速压缩变形实验,变形温度为300～450℃和应变速率为0.001～1 s-1,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu合金的高温塑性变形行为,并根据动态材料模型（DMM）建立了合金的加工图。结果表明,合金高温压缩变形均存在稳态流变特征且属于正应变速率敏感材料;在实验范围内,变形温度450℃、应变速率0.001 s-1的高温低应变速率变形区域的功率散耗率最大,约为0.61;合金热变形的最佳工艺参数为：热加工温度390～410℃,应变速率0.018～0.135 s-1。     

TC11钛合金热变形机制及其热加工图

研究了TC11钛合金在温度800～1050℃,应变速率0.005～5s-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.结果表明:TC11钛合金在两相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时主要发生片状组织的球化,并且球化的效果随变形温度的降低和应变速率的增加而增加.在两相区高应变速率下(0.05～5 s-1)变形时发生热加工的非稳定流动,产生剪切裂纹和剪切带等缺陷.在β相区低应变速率下(0.005～0.05 s-1)变形时发生动态再结晶,高应变速率下(0.05～5 s-1)发生动态回复,并且应变速率大于0.1 s-1时有可能发生不稳定流动现象.在变形温度为900℃左右、应变速率为0.005 s-1时,功率耗散率达到峰值,约为57%.     

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。     

Ti53311S钛合金的热变形和加工图

用Gleeble-1500对Ti53311S钛合金在温度为880-1080℃，应变速率为0．001～10s^-1。最大变形量为80％的条件下进行高温压缩变形行为研究。测试了其真应力一真应变曲线，建立了本构方程，并求出变形激活能。双相区为377kJ／mol，β相区为648kJ／mol。并观察了变形后的显微组织，计算分析了该合金的加工图。结果表明：该合金对温度和应变速率敏感，不同变形条件下的应力值变化很大；应变速率敏感指数随温度的升高而降低．而变形激活能随温度的升高而增大。合金的变形机理主要为动态再结晶和动态回复。Ti53311S钛合金加工过程中温度应控制在相变点以下，应变速率应控制在0．01s^-1以上、10s^-1以下为宜。     

Hot Deformation and Processing Map of Pb-Mg-10Al-1B Alloy

The hot deformation behavior of the novel Pb-Mg-10Al-1B alloy has been investigated by hot compressive tests in the temperature range from 453 to 613 K within the strain rate range of 0.01-1 s^?1 using a Gleeble-1500 thermal simulator testing machine. The results show that the flow stress increases with increasing strain rate and decreasing temperature. The hot deformation behavior can be described by a constitutive equation with hyperbolic sine function or Zener-Hollomon parameter. The hot deformation activation energy of Pb-Mg-10Al-1B alloy is 151.2543 kJ/mol. The processing map at the strain of 0.4 exhibits an instable deformation domain of 460-520 K at 0.06-1 s^?1. According to the processing map, the optimum hot-working conditions for Pb-Mg-Al-B alloy are 573 K and 0.01 s^?1.     

铸态阻燃钛合金的热加工图与变形机制研究

在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900~1200 ℃,应变速率范围为10-3~1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释。基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制：温度900~1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率（大致在0.01~1 s-1之间）区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶     

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。     

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。     

应用加工图技术优化阻燃钛合金高温变形工艺

在热模拟试验机上对铸态和挤压态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围铸态为900～1200 ℃、挤压态为900～1150 ℃,应变速率范围为10-3～1 s-1,测试了真应力-真应变曲线并对其形成机制进行了分析。基于动态材料模型建立了2种状态合金的热加工图并进行分析。结果表明：铸锭开坯较优的热加工工艺是挤压成形;与铸态合金相比,挤压态合金发生连续动态再结晶的工艺条件范围明显扩大,并且显著抑制了局部塑性流动失稳的发生;由于高温下碳化物溶解而产生的合金基体变脆不能通过工艺方法消除,为了避免表面开裂,热加工应尽量选择变形温度低于1030 ℃进行