6061铝合金热变形行为及动态再结晶研究

通过Gleeble-3500热压缩模拟试验机对6061铝合金进行热压缩实验,借助金相显微镜和透射电子显微镜研究合金在变形温度为340℃?490℃,应变速率为0.001s-1?1s-1条件下热变形和动态再结晶行为。结果表明：合金的动态再结晶行为对变形温度和应变速率十分敏感,温度的升高和应变速率的减小都会促进动态再结晶的发生。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为235.155kJ·mol-1。采用加工硬化率-流变应力曲线确定了合金热变形过程中的临界应力（应变）和峰值应力（应变）与Z参数的关系模型。随着温度的升高和应变速率的减小,DRX临界应力(应变)和峰值应力(应变)而减小。依据Avrami方程建立了合金动态再结晶体积分数模型,动态再结晶体积分数随应变的增加,呈现先缓慢增加后迅速增加再缓慢增加的特征,所建模型能够较为准确的预测该合金的动态再结晶行为。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程（英文）

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s~(-1)条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

含钪Al-Cu-Li-Zr合金的热变形行为及组织演化

在实验温度范围为380～500℃、应变速率范围为0.001～10.0 s-1,采用Gleeble-1500热模拟机,对含钪Al-Cu-Li-Zr合金的高温热变形行为进行研究,采用金相显微镜和透射电镜观察合金在压缩变形时的组织变化.结果表明:变形温度和应变速率的变化强烈影响合金的流变应力,合金的流变应力随变形速率的增加而增大,随变形温度的升高而降低,可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述合金在高温压缩变形时的流变应力行为.当合金在温度低于440℃变形时,合金中主要形成亚晶组织,仅发生动态回复;在ln Z≤36.7变形时,合金发生部分动态再结晶,其动态再结晶形核机制主要为晶界弓出和亚晶合并形核.     

Effect of Deformation Conditions on the Dynamic Recrystallization of GH690 Alloy

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了变形条件对GH690合金高温变形动态再结晶的影响。结果表明:GH690合金动态再结晶过程是一个受变形温度和应变速率控制的过程,在应变速率为0.001～1s-1的实验条件下,GH690合金获得完全动态再结晶组织所需的温度随变形速率的增大而升高;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度升高而增大。采用力学方法直接从流变曲线确定了GH690合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式:εc=1.135×10-3Z0.14233。GH690合金的主要动态再结晶机制是原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(DDRX),而新晶粒通过亚晶逐渐转动而形成的连续动态再结晶机制(CDRX)则起辅助作用。     

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。     

Mg-8Gd-3Y-0.6Zr合金热压缩过程的动态再结晶

研究Mg-8Gd-3Y-0.6Zr合金热压缩过程的动态再结晶规律.对该合金在变形温度为623～773 K、应变速率为0.01～1 s~(-1)条件下进行单向压缩实验,用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜及织构测试仪对压缩后的合金组织与晶体取向进行分析.结果表明:曲线的峰值应力、稳态流动应力均随Zener-Hollomon (Z)参数的增加而增加;变形温度的升高以及应变速率的提高均能减弱{0001}基面织构,强化柱面织构;动态再结晶晶粒尺寸随Z参数的增加而减小.根据实验结果,该合金在热轧时ln(Z)宜控制在28～32之间,变形温度在723～773 K之间.     

热变形条件对含钪铝锂合金流变应力和显微组织的影响

在变形温度为380～500℃,应变速率为0.001～10 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对含钪Al-Cu-Li-Zr合金的热变形行为进行了研究。结果表明:含钪Al-Cu-Li-Zr合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小;变形初期,应力值随应变的增加迅速提高,显示出明显的加工硬化效应。当应力值达到峰值后,随着变形增加,流变应力逐步降低,合金出现明显的软化现象。根据流变应力本构方程及利用作图法和线性回归方法求解得出各参数值,得出流变峰值应力方程;该合金在高温压缩试验中会发生动态回复,在一定条件下会发生动态再结晶,并且温度越高应变速率越低,该合金越易发生动态再结晶,从而表现出其流变应力越低。     

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。     

Al-Zn-Mg-0.25Sc-Zr合金的热压缩变形行为和微观组织演化(英文)

采用等温轴对称热压缩实验对Al-Zn-Mg-0.25Sc-Zr合金的热变形行为和微观组织演化进行研究。变形温度为340~500°C,应变速率为0.001~10 s-1。结果表明:稳态流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而增大,该合金的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为150.25 kJ/mol。在变形温度较高和应变速率较低(即Z参数较低)的条件下,动态再结晶更容易发生。随着Z参数的变小,合金的主要软化机制由动态回复转变为动态再结晶,合金中的位错密度降低,亚晶尺寸增大。     

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。     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为及动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Cr-Zr合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~850℃的高温变形过程中的流变应力行为进行了研究。利用光学显微镜分析了合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制。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。升高变形温度以及降低应变速率,均有利于Cu-Cr-Zr合金的动态再结晶发生。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392.5 kJ/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。     

Al-Mn-Mg-RE铝合金高温热压缩变形行为的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对Al-Mn-Mg-RE合金进行等温热压缩试验,变形温度300～500℃,应变速率0.01～10s-1。结果表明:Al-Mn-Mg-RE合金流变应力均随应变的增加而迅速增大至峰值,之后随应变的增加而呈不同程度的减小。峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小;采用Zener-Hollomon模型和温度补偿的应变速率因子Z参数值的双曲正弦模型来描述该合金热压缩变形流变应力行为,其热变形激活能为186.482kJ/mol;在高Z值条件下的变形组织是拉长晶的亚晶内存在大量位错,而在低Z值条件下再结晶组织内形成了完整的亚晶结构。     

Inconel 718高温合金等温压缩过程的组织演变及温度场模拟

采用Gleeble 3800热压缩试验机、Deform-3D有限元软件和光学显微镜研究了Inconel 718高温合金在950～1150℃温度范围和应变速率0.1～10 s^-1范围内的组织演变和温度场模拟。结果表明，在低变形温度和高应变速率下，初始阶段随着应变的增加，流变应力迅速增加到峰值。达到峰值应力后，流变曲线呈现出明显的流变软化现象。在低变形温度、高应变速率下，产生的变形热较大，合金易于发生动态再结晶，且动态再结晶程度较高，晶粒尺寸较小。当应变速率降低，变形热也逐渐降低，合金内部动态再结晶的晶粒体积分数减少。在变形温度为1100℃和应变速率为0.1 s^-1时，合金发生完全动态再结晶。基于Deform-3D软件模拟的温度场分布结果可知，低变形温度、高应变速率的热变形条件会使合金内部产生较大的变形热，随着变形温度的升高和应变速率的降低，变形热的值逐渐减小。当变形温度和应变速率一定时，合金内的变形热会随真应变的增加而不断增加。     

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.     

Al-Mg-Si 合金的高温流变过程动态再结晶研究

采用热力模拟试验机对Al-0.83Mg-0.59Si铝合金进行热压缩实验,研究了变形温度300～500 ℃、变形速率0.001～10 s-1下材料的动态再结晶行为。实验得到Al 0.83Mg 0.59Si合金在300～500 ℃变形时,软化机制以动态再结晶为主;流变应力会随着变形温度的降低和变形速率的升高而升高,较低变形速率下,动态再结晶行为更充分,应力软化现象更明显。统计实验所得流变应力曲线数据,建立了热变形本构方程,确定了合金热变形激活能Q为480.243 kJ/mol 。基于加工硬化率曲线,建立了其动态再结晶临界应变模型。结果表明,Al-0.83Mg-0.59Si铝合金的流变应力随温度的升高和变形速率的降低而降低,动态再结晶是其主要的软化机制。临界应力与峰值应力存在线性关系：σc=0.85σp-5.061 58。引入Zener Hollomon参数来描述变形条件对临界条件的影响,得到临界应变与Z参数的关系为：εc=0.000 134Z0.051 64。     

Cu-Ni-Si-P合金的动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟实验机上,在应变速率为0.01～5 /s、变形温度为600～800 ℃条件下,采用高温等温压缩实验对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金的流变应力行为进行研究。结果表明：热模拟实验中,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,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750和800 ℃时,合金热压缩变形流变应力出现明显的峰值应力,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,得出该合金热压缩变形时的热变形激活能和本构方程。     

基于加工图的Al-6.2Zn-0.70Mg-0.3Mn-0.17Zr合金的热变形行为研究

在温度为623 K~773 K、应变速率为0.01 s-1~20 s-1的条件下,试验研究了Al-6.2Zn-0.70Mg-0.3Mn-0.17Zr合金热压缩变形过程中流变应力和合金组织演变行为。结果表明,合金变形过程中的峰值应力随着变形温度的增加或应变速率的减小而减小,并可以用Zener-Hollomon参数定量表征合金组织的演变行为,计算得到的热变形激活能为178.85 KJ/mol。合金热变形过程中软化机制主要为动态回复和动态再结晶。当ln Z值高时,动态回复占主导地位;当ln Z值低时,软化机制由动态回复转变为动态再结晶。再结晶晶粒尺寸随着ln Z值减小而增大。变形后合金中分布着高密度、纳米级的Al3Zr粒子,这些粒子可有效抑制合金热变形过程中再结晶。基于动态材料模型(DMM)和Prasad失稳准则,在真应变分别为0.3和0.5时建立起了合金的热加工图。当真应变为0.5时适宜的加工条件为:温度范围703 K~773 K、应变速率范围0.03 s-1~0.32 s-1,此时合金具有最大的能耗因子33%。     

Cu-Ni-Si-Co-Zr合金的热压缩行为

利用Gleeble-1500数控动态力学模拟试验机,对Cu-1.56Ni-0.65Si-1.12Co-0.05Zr合金进行热压缩试验,应变速率0.002～ 10 s-1,变形温度为600～900℃,总变形量为50％.结果 表明:在热压缩过程中,Cu-1.56Ni-0.65Si-1.12Co-0.05Zr合金的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的增加而升高,应力在达到峰值之后不再发生明显变化,高温、低应变速率的变形条件更有利于合金的动态再结晶.显微组织观察表明合金的动态再结晶机制为连续动态再结晶和不连续动态再结晶共同作用,析出相主要钉扎在位错和晶界处,能够阻碍位错的运动从而增强基体.     

6061铝合金热变形行为及动态再结晶

通过Gleeble-3500热压缩模拟试验机对6061铝合金进行热压缩实验,借助金相显微镜和透射电子显微镜研究合金在变形温度为340～490℃,应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下热变形和动态再结晶行为。结果表明:6061铝合金的动态再结晶行为对变形温度和应变速率十分敏感,温度的升高和应变速率的减小都会促进动态再结晶的发生。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为235.155 kJ·mol~(-1)。采用加工硬化率-流变应力曲线确定了合金热变形过程中的临界应力(应变)和峰值应力(应变)与Z参数的关系模型。随着温度的升高和应变速率的减小,DRX临界应力(应变)和峰值应力(应变)减小。依据Avrami方程建立了合金动态再结晶体积分数模型,动态再结晶体积分数随应变的增加,呈现先缓慢增加后迅速增加再缓慢增加的特征,所建模型能够较为准确地预测该合金的动态再结晶行为。     

Cu-Cr-Zr-Ag合金高温热变形及组织演变

对Cu-Cr-Zr-Ag合金在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行热压缩实验,对合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~950℃的高温变形过程中的流变应力行为、热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了研究。结果表明,流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率提高而增大。Cu-Cr-Zr-Ag合金在热变形过程中的动态再结晶机制受变形温度和应变速率控制。当温度达到950℃,应变速率为0.001 s-1时,Cu-Cr-Zr-Ag合金发生完全的动态再结晶。该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为343.23 k J/mol,同时利用逐步回归法建立了该合金的流变应力方程。