TC17合金在α+β两相区变形时的显微组织演变及其对流动应力的影响（英文）

基于显微组织表征和等温热模拟压缩试验,研究TC17合金在α+β两相区变形时的显微组织演变及其对流动应力的影响。研究表明:当变形温度为820和850°C时,随着应变的增加,α相的球化率略微增加;随着变形温度的升高,α相的球化率略微增加,但是α相的体积分数明显减小。当变形温度为780°C、应变速率为1 s~(-1)时,流动应力呈减小趋势;当应变为1.2时,由于位错湮没和α片层转动,流动应力未达到稳定状态。当变形温度为820和850°C、应变速率为1 s~(-1)、应变大于0.8时,由于加工硬化和动态软化的平衡作用,流动应力呈稳定状态。合金动态软化归因于α片层转动、动态回复和轻微的球化。     

Ti60合金热变形行为及微观组织

在变形温度为920~1 100℃、应变速率为0.001~70.0s~(-1)条件下对Ti60合金进行了等温恒应变速率压缩试验,分析了合金的流动行为和塑性变形机制。结果表明,Ti60合金的流动应力对变形温度和应变速率均较敏感。在α+β两相区,随变形温度的升高,α相体积分数逐渐减少,片状组织球化率增高;在变形温度较低、应变速率较高时,易发生局部流动现象。在β单相区,应变速率较低时,β相易发生动态再结晶;应变速率较高时,易造成机械失稳。     

热变形参数对47Zr-45Ti-5Al-3V合金β→α相转变的影响

采用Gleeble 3500热模拟实验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了热变形参数对47Zr-45Ti-5Al-3V合金β→α相转变的影响。结果表明,在850℃固溶处理后,该合金发生完全再结晶,再结晶晶粒尺寸为224μm,合金的组织由单一β相组成。在α+β两相区热变形过程中,该合金将发生β→α相的转变,其相变行为依赖于应变速率和变形温度。在低应变速率变形时,该合金发生了β→α相的转变;而在高应变速率变形时,该合金发生α→β相转变。在低温高应变速率变形时,该合金中析出的α相为针状。随变形温度的升高和应变速率的降低,针状α相发生球化,而且球状α相的体积分数逐渐增加。当变形温度为600℃和应变速率为10~(-3)s~(-1)时,针状α相完全球化。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe等温热压缩行为及本构方程的建立（英文）

通过等温压缩试验和金相显微镜分析研究具有等轴(α+β)晶粒初始组织的Ti-5Al-5Mo-V-1Cr-1Fe合金的高温压缩性能。基于温度校准的真应力-应变数据,建立了高精度本构模型和加工图。研究结果表明,压缩试样局域应变不均匀性随着温度的升高而减少,使得α相分布均匀。对于温度范围在800~840°C、应变速率为10 s~(-1)的形变条件下,α相的体积分数随温度升高而增加,而α相的平均晶粒尺寸随温度升高而缓慢减小,表明动态回复和动态再结晶同时发生。在温度范围为860~900°C、应变速率为10 s~(-1)的变形条件下,试样中观察到流变局部化和微弱的β相晶界。加工图分析表明,Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的热加工适于在应变速率低于0.01 s~(-1)下进行,以便提高其加工性。     

低温ECAP制备1050铝合金试样的高温拉伸性能

通过拉伸试验、显微组织观察等手段,研究了初始应变速率和变形温度对低温等径角挤压(ECAP)制备的1050铝合金拉伸性能及晶粒大小的影响。结果表明,随初始应变速率的增加,流动应力不断增加;随着变形温度的升高,流动应力不断减小。当初始应变速率为5×10~(-4)s~(-1)、变形温度为400℃时,合金具有最大的伸长率90.4%。当变形温度为400℃,初始应变速率大于或小于5×10~(-4)s~(-1)时,合金的伸长率均逐渐降低。当初始应变速率为5×10~(-4)s~(-1),变形温度大于或小于400℃时,合金的伸长率均逐渐降低。随初始应变速率的降低和变形温度的增加,合金的晶粒尺寸增大明显。     

热拉伸和压缩条件下铸造和锻造Ni-42Cu合金的热加工性能（英文）

为了分析铸造和锻造条件下Ni-42Cu合金的流变行为和热加工性能,在温度为900~1150°C、应变速率为0.001~1 s~(-1)的条件下对合金进行热变形实验。拉伸实验结果表明,950°C时铸造和锻造两种合金均出现"热塑性低谷"。因为慢速动态再结晶,铸造合金的热塑性降低更为明显。合金(特别是铸造合金)的热塑性降低、晶界开裂归因于枝晶原子向晶界的偏析。随应变速率的增大,锻造合金的热塑性得到提高,这与高应变速率下动态再结晶分数的增加有关。此结果验证了动态再结晶机理随应变速率而变化。计算得到锻造合金的应变速率敏感性和不稳定参数结果表明,此合金在低温如950~1050°C和高应变速率(0.1和1 s~(-1))条件下易发生应变集中。根据拉伸和压缩实验结果,合金获得理想热加工性能的最佳温度为1050~1150°C。     

TC11/Ti-22Al-25Nb双合金的热变形行为（英文）

在温度为900~1060℃和应变速率为0.001~10s~(-1)的条件下,通过热模拟压缩实验研究TC11/Ti-22Al-25Nb双合金电子束焊接件的高温热变形行为。结合实验数据,建立双合金热变形中流变应力随应变速率和变形温度的本构方程。同时对变形过程中的激活能进行计算和分析得出,激活能随着应变的增加而逐渐减小。在应变为0.9时激活能为334kJ/mol。变形过程中耗散率η随着变形参数的变化而变化;当应变速率为0.01、0.1和1s~(-1)时,η随应变的增加而增加;而当应变速率为0.001和10 s~(-1)时,η随应变的增加而减小。通过热加工图分析可知,最大耗散率(η=0.51)出现在1060℃和0.1 s~(-1),在此条件下,可以从焊缝区域组织中观察到明显的动态再结晶现象。而当应变速率降低时,耗散率η急剧下降,在1060℃和0.001s~(-1)的变形条件下,η降低到0.02,变形机制以动态回复为主。当失稳系数ξ(ε)为负时,材料高温变形发生失稳。分析可知,应变速率为0.001~0.6s~(-1),变形温度为900~1060℃是双合金热变形的安全区域。     

变形参数对Ti-22Al-24Nb合金高温流动应力及组织影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Ti-22Al-24Nb合金在温度为900～1 110℃和应变速率为0.01～10s~(-1)条件下的高温流动应力及微观组织,分析了应变速率和变形温度对高温流动应力及热变形组织的影响。结果表明,变形温度和应变速率对Ti-22Al-24Nb合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高。在α_2+B_2两相区,高应变速率下(6)ε≥1.0s~(-1))进行变形时,合金显微组织发生局部塑性流动和绝热剪切。在B_2单相区,低应变速率(6)ε≤0.1s~(-1))进行变形时,有明显的动态再结晶晶粒产生。高应变速率下,原始B_2相晶粒被明显拉长,晶界多呈不连续状态;低应变速率下变形时,随变形温度升高,合金易发生动态再结晶,当变形温度高于990℃时出现明显的动态再结晶特征;高应变速率下变形时,晶界模糊,随变形温度降低,晶界几乎全部消失,合金易发生局部塑性流动和绝热剪切。     

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。     

基于三维热加工图的新型Ni-Cr-Fe-Nb合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了新型Ni-Cr-Fe-Nb高温合金在变形温度为880~1030℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)的热变形行为。结果表明:峰值流动应力在恒应变速率下随变形温度的升高逐渐下降;在恒变形温度下随应变速率的增加逐渐升高。合金的平均热变形激活能为642.561k J/mol。在变形温度980℃和应变速率10 s~(-1)时,组织仍有大量的粗大变形晶粒,只有很少量的动态再结晶;当应变速率低至0.1s~(-1)时,晶粒内部出现大量动态再结晶。基于DMM构建合金三维热加工图,在变形温度较低且应变速率较高下功率耗散值较小;在低温、中高应变速率变形时,大部分区域有明显的失稳,在应变速率为0.13 s~(-1)时高温区域发生了失稳。结合其微观组织演变规律,确定合金的最佳工艺参数为变形温度940~1000℃、应变速率0.01~0.1s~(-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)。     

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)。     

TiAl合金高温变形过程临界损伤模型

运用Gleeble-1500D型动态热模拟试验机对Ti-47Al-2Nb-2Cr(摩尔分数,%)合金在温度为950~1150℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)进行热模拟压缩试验,通过对变形开裂后试样断口裂纹形貌的分析,阐明TiAl合金高温变形过程的开裂损伤机理。结果表明:在低温(1000℃)、高应变速率(0.1 s~(-1))条件下,TiAl合金高温变形开裂方式为沿45°剪切开裂,随着变形温度的升高和应变速率的降低,材料发生纵向自由表面开裂。采用二分法确定TiAl合金不同温度和应变速率下的临界变形量,引入考虑温度和应变速度参量的Zener-Hollomon因子,构建TiAl合金高温变形过程临界损伤模型。     

TC4钛合金扩散连接区热变形特性行为研究

以TC4钛合金扩散连接区为研究对象，在变形温度920，950，980，1010 ℃及应变速率0.01，0.1，1，10 s-1的条件下进行热变形试验，研究了变形温度和应变速率对TC4钛合金扩散连接区流变应力和微观组织的影响规律。研究结果表明：TC4钛合金扩散连接区在高温下具有明显的动态软化特征，流变应力随变形温度的升高而降低，随变形速率的提高而增大；高温变形后扩散连接界面消失，随变形温度的增加，等轴α相的体积分数减少，同时伴有短棒状和板条状的次生α相出现，且次生α相的体积分数随应变速率增加逐渐降低；当变形温度达到1010 ℃时，出现马氏体α′相；以双曲正弦形式修正的Arrhenius方程为基础，建立了TC4钛合金扩散连接区双曲正弦本构方程以及热加工图，确定TC4钛合金扩散连接区的最佳变形温度为920~950 ℃，变形速率为0.01~0.1 s-1。     

2D70铝合金热变形动态组织演变及模型研究

针对2D70铝合金进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在应变速率为0.001~1s~(-1),温度为350~530℃下变形的流变应力曲线和显微组织演变。基于此,建立2D70铝合金在该变形条件下的流变应力方程和位错密度模型,并利用DEFORM-3D有限元软件对合金进行微观组织模拟。结果表明,2D70铝合金在350℃下变形时,由于内部组织发生动态再结晶,使得在较低应变速率下(0.001s~(-1))变形的组织晶粒更细小;当变形温度达到470℃时,α-Al_2CuMg相大量回溶基体,呈现出α-Al相晶粒,其尺寸随着应变速率的提高而减小,同时在较低应变速率(0.001s~(-1))下变形,α-Al相晶粒将变得粗大。模拟对比可知模拟组织较好地反映金相组织演变趋势。     

应用加工图表征AA2014锻造铝合金的热变形行为（英文）

通过等温压缩试验研究AA2014锻造铝合金的热变形行为。试验在Gleeble-3180热模拟机上进行,温度和应变速率范围分别为350~480°C和0.001~1 s~(-1)。利用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段观察合金在不同变形条件下的显微组织,并构建应变为0.1、0.3、0.5和0.7时的加工图。结果表明:高应变速率(0.1 s~(-1))时易出现失稳变形区,并以局部不均匀变形为主要失稳形式。当应变为0.7时,加工图中存在两个稳定变形区:I区(350~430°C,0.005~0.1 s~(-1))和Ⅱ区(450~480°C,0.001~0.05 s~(-1)),其主要软化机制均为动态回复。在变形区I中得到均匀的显微组织,在变形区Ⅱ中发生扩展回复,这将导致潜在的亚晶界逐步转变为新的大角度晶界。AA2014锻造铝合金的最佳热加工参数如下:温度370~420°C,应变速率0.008~0.08 s~(-1)。     

不同原始组织Ti80合金热变形行为及组织演变规律研究

通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s~(-1)、变形量20%～60%条件下的热变形行为及组织演变。结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主。低应变速率条件下(0.01 s~(-1)),等轴组织的流变应力峰值高于魏氏组织,高应变速率条件下(1～10 s~(-1))则相反。相同变形参数下,原始组织类型对合金显微组织演变有显著影响。在β相变点以下,随着变形温度升高,等轴组织基体中初生α相减少,次生片状α相破碎形成不规则小颗粒;魏氏组织晶界α相完全破碎,β晶粒内部大部分片状α相破碎形成等轴颗粒,只保留少量不同位向集束状α相。随着变形量增大,等轴组织中α相再结晶晶粒尺寸增大明显,魏氏组织中集束片状α相逐渐被破碎,形成细小的短条状和等轴再结晶α晶粒。     

挤压态Ti-1300合金管材高温变形行为及本构模型

利用Gleeble 3800热模拟试验机研究了挤压态Ti-1300合金管材的高温变形行为,试验温度750~950℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、最大变形量70%。结果表明:Ti-1300合金管材高温变形应力先随应变的增大而增加,到达峰值应力后逐渐降低,最后趋于稳态。峰值应力随变形温度的降低和应变速率的升高而升高。根据Arrhenius公式,建立了该合金管材的本构模型:ε觶=2.8437×10~8×[sinh(9.40×10~(-3)σ)]~(2.90958)×exp(-218.586/RT)。计算的流变应力与试验结果符合较好,该模型可为实际生产提供理论指导。     

基于加工图的Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金的热变形行为（英文）

采用等温热压缩试验研究不同变形条件下(变形温度300~450°C、应变速率0.01~10 s~(-1))喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的流变应力行为,并基于动态材料模型建立2D加工图和3D功率耗散图来分析合金的流变失稳区和优化合金的热变形工艺参数。结果表明,当应变为0.4时,合金在300°C、1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最小,主要软化机制为动态回复,晶粒呈扁平状,大角度晶界(15°)约占34%;合金在400°C、0.1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最大,合金的主要软化机制为动态再结晶,组织为完全再结晶组织,大角度晶界(15°)约占86.5%。2D加工图和3D功率耗散图表明喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的最佳变形条件是:变形温度340~450°C、应变速率0.01~0.1 s~(-1),合金的能量耗散系数38%~43%。     

2050 Al-Li合金的流变曲线修正及加工图（英文）

采用热压缩实验研究2050 Al-Li合金在变形温度为340~500°C、应变速率为0.001~10 s~(-1)范围内的热变形行为。分析摩擦及温度变化对流变应力的影响,并对流变曲线进行修正处理;基于动态材料模型及修正后的真应力数据,获得真应变为0.5条件下合金的加工图;利用金相显微镜对压缩试样显微组织变化进行观察。结果表明,在热变形过程中材料的摩擦及温度变化对流变应力有显著影响;合金合适加工区域位于变形温度为370~430°C、应变速率为0.01~0.001 s~(-1)区域,以及变形温度为440~500°C、应变速率为0.3~0.01 s~(-1)区域内;失稳区位于高应变速率下(3~10 s~(-1))所有温度范围内;动态回复和动态再结晶是2050 Al-Li合金在稳定加工区域内主要变形机理,而在失稳区合金变形机理主要表现为流变集中。