TC10钛合金高温变形行为和组织演变的研究

通过恒应变压缩实验研究了锻态TC10钛合金的高温变形行为和组织演变规律,变形温度为800~920℃,应变速率为0.01~10 s~(-1),变形量为60%。研究结果表明:降低变形温度、提高应变速率,流变应力会在变形初期迅速增加,而显微组织没有明显变化,当流变应力达到最大值后随着动态再结晶的发生而逐渐降低。提高变形温度、降低应变速率,能够为动态再结晶提供能量,细化组织并降低流变应力。综合分析表明:在变形温度为840~900℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1)的参数范围内进行热变形可以获得性能优良的TC10钛合金产品。     

氢化钛粉末冶金制备的近α型Ti-1100合金的高温压缩性能

以氢化钛粉为原料,采用粉末冶金法-热等静压法制备高温钛合金Ti-1100,并进行了等温压缩试验,通过压缩样品应力应变曲线进行压缩变形行为分析,再结合Arrhenius双曲正弦本构模型建立热压缩本构方程.通过应力应变曲线分析,发现应变速率在0.01 s-1时,所有样品在加工硬化后均表现出稳态流变行为;而应变速率为1 s-1、温度在900℃或1000℃时,流变应力随着变形达到稳态流变状态后,呈增加趋势.应变速率为0.01、0.1、1 s-1时的热压缩变形激活能分别为96、165、232 kJ/mol.硬度测试结果表明显微硬度随温度和应变速率增加稍有降低趋势,当温度为950℃,应变速率为0.1 s-1时,合金的硬度普遍较小,热加工性能最佳.     

Monel K-500合金高温流变特性及其本构方程

采用Gleeble 3800热模拟实验机研究了Monel K-500合金在变形温度为850~1 100℃,应变速率为0.01~10s-1时的高温流变行为,测定了合金在不同条件下的流变应力曲线。结果表明,最大压缩变形量对合金的流变行为影响不大;变形温度相同时,合金在应变速率为0.1s-1时取得最大峰值应变;根据Arrhenius模型得到了合金的热变形本构方程。     

初始晶粒尺寸对2024铝合金热变形行为和组织的影响

利用永磁搅拌近液相线铸造和普通铸造方法制备不同晶粒尺寸的2024铝合金铸锭,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究初始晶粒尺寸对不同压缩变形条件下2024铝合金的热变形行为和变形后显微组织的影响。研究表明:2024铝合金的热变形行为依赖于变形条件和初始组织。初始晶粒尺寸对流变应力的影响是:当应变速率小于0.1 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而减少;当应变速率为10 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而增大。降低变形温度会弱化晶粒尺寸对流变应力的影响。热压缩流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。应变速率为10 s~(-1)时,热压缩应力应变曲线呈现周期性波动;只在粗晶2024铝合金中发现变形剪切带。     

TA17钛合金热力学行为及加工特性研究

为了研究TA17钛合金热轧条件下的高温变形行为及热加工特性,在热模拟机上开展变形温度为700~1100℃、应变速率为1~40 s~(-1)条件下的热压缩实验,建立基于Arrhenius模型的本构方程,以及应变分别为0.3和0.6时的热加工图,结合热变形显微组织分析,研究该合金的热塑性变形机制。结果表明:TA17钛合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高。在温度为800~1000℃、应变速率为1~10 s~(-1)时,材料的变形机制主要为动态再结晶;温度为1000~1100℃、应变速率为1~10 s~(-1)时,材料发生动态回复;温度为700~800℃或1000~1100℃、应变速率大于20 s~(-1)时,材料产生绝热剪切带;温度为700~800℃,应变速率为1~5 s~(-1)时,材料易产生裂纹。得出该合金较优的热轧工艺参数为:变形温度800~1000℃,应变速率1~10 s~(-1)。     

TC27钛合金的热变形行为及加工图

通过Thermecmaster-Z热模拟试验机,对TC27钛合金在变形温度900～1 150℃和应变速率0. 01～10 s~(-1)范围内进行等温恒应变速率热压缩实验,压缩变形量为50%。结果表明,流变应力随应变的增加迅速增大,达到峰值后随应变的增加而减小,最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小,随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区,一个是900℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现动态回复;另一个峰值区为1 050℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现再结晶。     

ATI 718Plus镍基高温合金机制型本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行等温压缩实验,研究了ATI 718Plus镍基高温合金在变形温度980～1140℃,应变速率0.001～1.000 s~(-1)条件下的高温流变行为。结果表明:ATI 718Plus高温合金的流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高显著降低,其热变形激活能为517.5 kJ·mol~(-1)。同时,该合金的应力应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对动态再结晶体积分数均具有显著影响。此外,以η-Ni_3Al_(0.5)Nb_(0.5)相溶解温度为临界条件构建了718Plus高温合金3个变形阶段的本构模型:以弹性模量为内变量建立了弹性变形阶段的本构模型,基于位错密度演化构建了加工硬化-动态回复阶段本构模型,以再结晶动力学为基础建立了动态再结晶阶段本构模型。建立的本构模型精度较高,相关系数R=0.998,平均相对误差AARE=2.26%,能够较为精确地表征合金的高温变形行为。     

Ti-25Al-15Nb-1Mo合金的高温变形行为研究

利用Gleeble—3800型热模拟试验机对经过真空熔炼的Ti-25Al-15Nb-1Mo合金进行了等温压缩实验,研究了在1 100～1 200℃及0.1～0.5 s~(-1)应变速率下的高温流变曲线、微观组织演变以及不同区域的硬度变化趋势。结果表明:合金在高温变形过程中,真应力-应变曲线呈现出单峰特征,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;热变形使组织由粗大O板条和原始的B2相混合组织演变为单一B2再结晶组织。造成该合金流变软化和组织演变的主要原因是B2组织发生了动态再结晶。再结晶区的硬度值最小可至350 HV,与动态再结晶有关。     

TB2钛合金热压缩变形流变应力

在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对TB2钛合金在高温压缩变形中流变应力行为进行了研究;应变速率为0.01-10 s^-1,变形温度为600-1200℃。结果表明：应变速率和变形温度的变化显著地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数形式来描述合金的流变应力行为。     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,在变形温度650~850℃、应变速率0.001~10 s~(-1)和总压缩应变量50%的条件下,对Cu-Cr-Zr合金的流变应力行为进行研究.通过应力-应变曲线和显微组织图分析了合金在不同应变速率、不同应变温度下的变化规律.结果表明:应变速率和变形温度对合金再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶;应变速率越小,合金也同样容易发生动态再结晶,并且对应的峰值应力也越小.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.研究分析Cu-Cr-Zr合金的热加工性能,可为生产实践提供理论指导与借鉴.     

一种新型第四代粉末高温合金热变形行为及其本构方程

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了热等静压态新型第四代粉末高温合金的热变形行为,变形温度1 060～1 140℃,应变速率0.001～1 s~(-1),真应变量0.69。结果表明,热等静压态合金热模拟压缩实验的高温流变曲线呈动态再结晶特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和实验数据,采用峰值应力以及应变修正两种方式构建了合金的高温流变本构方程。后者由于包含了应变量的影响,预测的合金热变形流变应力值与实际测试结果比较吻合,平均相对误差绝对值为7.875 38%,能更好的反映合金在热变形过程中的流变行为,为合金热加工工艺的设计优化提供参考依据。     

超高压气瓶钢34CrMo4H热压缩流变应力行为

采用Gleeble-3800型热模拟机试验研究了34CrMo4H钢在900～1 200℃、应变速率0.1～10s~(-1)时的高温热压缩行为,分析了热压缩变形时材料的流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,确定了该钢的流变应力本构方程。结果表明,34CrMo4H钢在热压缩时流变应力随形变温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大。应变速率小于0.1 s~(-1)时,该钢应力-应变曲线表现出明显的动态再结晶特征。34CrMo4H级钢的变形激活能为395.45kJ/mol。     

中温中压容器用钢13MnNiMoR的热变形行为研究

为制定中温中压容器用钢13MnNiMoR的热加工工艺提供理论依据并实现其工业化生产,利用单道次热压缩模拟实验研究了变形温度(900~1150℃)和应变速率(0.01~1s~(-1))对其热变形行为的影响.结果表明:当应变速率低于0.1s~(-1)时,新晶粒有足够的时间进行形核和长大,奥氏体容易发生动态再结晶;当变形温度降低或应变速率增加时,实验钢在变形过程中主要发生动态回复,流变应力也随之提高.基于测定的流变应力曲线,通过拟合得到实验钢在热变形时的应力指数为4.29,动态再结晶激活能为319kJ/mol,据此建立了13MnNiMoR钢在高温变形时的热加工方程.     

Ti-5523钛合金热变形流变行为的研究

采用恒应变速率高温压缩模拟实验,对Ti-5523钛合金在应变速率为0.001～5.0 s-1,变形温度为600.900℃条件下的流变应力行为进行了研究,计算了变形激活能及相应的应力指数,建立了合金的应力.应变关系方程.结果表明:在恒温条件下,合金的流变应力随应变速率的增大而增大;在恒应变速率条件下.合金的流变应力随温度的升高而降低;变形激活能和应力指数分别为Q=317.811 kJ·mol-1和n=4.43;可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述Ti-5523钛合金高温塑性变形时的流变行为.     

Al-Fe-V-Si耐热铝合金高温形变及流变应力研究

采用Gleebe-1500热模拟机,对Al-Fe-V-Si合金在温度350～550℃、应变速率10-4～10-2s-1、最大变形程度50%的条件下,进行高温压缩变形实验研究.在分析合金高温变形时的形变激活能和应力指数的基础上,通过非线性回归处理,得出了合金的流变应力方程,在实验范围内拟合精度较高.     

Ti55531合金高温变形特性分析及其本构方程的建立

为了探究Ti55531合金的可旋压性能,采用热模拟压缩试验,研究了全β相固溶态Ti55531合金在α+β相区、β相区及相变点Tβ共7个温度点及0.01、0.1、1 s-13个应变速率下的单向热压缩变形特性。结果表明:Ti55531合金流变应力随应变速率的增大和变形温度的降低而增大;流变应力随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳。650~800℃是该合金合理的旋压温度范围。在650~800℃,0.01、0.1、1 s~(-1)变形条件下,该合金的最大径向旋压力小于所用设备的最大径向推力,可以结合实际工件尺寸精度及表面质量等方面的要求调整变形速率。Ti55531合金的高温变形特性可用Sellar和Mc Tegart提出的双曲正弦模型来描述。结合旋压工艺参数,获得全β相固溶态Ti55531合金在α+β两相区变形的本构方程,为后续有限元数值模拟分析及热旋工艺制定提供理论基础及试验依据。     

变形条件对TC4合金高温流变应力的影响

采用等温压缩实验方法,测出了不同变形温度和不同应变速率下TC4合金的真应力-真应变曲线,并分析研究出温度和变形速率对合金高温流变应力的作用和影响。研究结果表明,合金在高温变形时的流变应力越大,其对应的变形温度就越低,同时对应的变形速率也较高。     

TiNiNb合金热变形流变行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对TiNiNb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800～1050 ℃, 应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的变形行为及流变应力的变化规律. 结果表明, 流变应力受变形温度和应变速率显著影响, 流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低. 采用双曲正弦模型确定了该合金的变形激活能Q和应力指数n, 建立了相应的热变形本构关系.     

15%SiC_p/2009A1复合材料的热变形行为及加工图

为了研发高性能颗粒增强铝基复合材料,采用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了粉末冶金15%SiC_p/2009A1复合材料在变形温度为370~520℃、应变速率为0.01~10.00 s-1条件下的高温变形特性。结果表明,当变形速率一定时,该复合材料的流变应力随变形温度升高而降低;当变形温度一定时,复合材料的流变应力随应变速率增大而提高。采用动态材料模型建立了15%SiC_p/2009A1复合材料的热加工图。热加工图表明,在较高应变速率区域(2.00~10.00 s~(-1)),出现流变失稳,有少量颗粒—基体界面开裂和SiC颗粒本身破碎。该复合材料的动态再结晶区域位于加工图的较低应变速率区域(1.00 s~(-1)),功率耗散率值较为适中,为0.24~0.35,此时材料具有良好的塑性,适合进行热加工变形。综合加工图以及微观组织观察结果,获得了复合材料热变形的最佳工艺参数:变形温度为450~490℃、应变速率为0.01~0.10 s~(-1)。     

2524铝合金的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对2524铝合金进行高温等温压缩试验,实验变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下,研究了2524铝合金的流变变形行为。结果表明:合金流变应力的大小跟变形温度和应变速率有很大关联,2524铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征,而峰值流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大;在流变速率ε为10 s-1,变形温度300℃以上时,应力出现锯齿波动,合金表现出动态再结晶特征。采用温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数值来描述2524铝合金在高温塑性变形流变行为时,其变形激活能Q为216.647 kJ/mol。在等温热压缩形变中,合金可加工条件为:高应变速率(>0.5 s-1)或低应变速率(0.01 s-1～0.02 s-1)、高应变温度(440℃～500℃)。