基于热加工图的6061铝合金热压缩变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对6061铝合金进行等温热压缩试验,研究变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1、压缩量为60%条件下合金的热变形特性,分析其高温流变应力行为,依据动态材料模型建立热加工图并结合热变形组织分析6061铝合金的热变形机制。结果表明,6061铝合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而下降,其高温软化机制以动态回复为主;合金在高应变速率下普遍存在流变失稳,最佳热加工区间变形温度为430~450℃,应变速率为0.01~0.05 s~(-1),该工艺范围内合金出现了部分动态再结晶组织。     

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。     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

GH4698高温合金变形中的流变行为及显微组织

在热模拟试验机上进行了高温压缩试验,研究了GH4698高温合金在不同变形温度(950~1200℃)和应变速率(0. 01~10 s^-1)条件下的流变行为,建立了基于流变曲线的本构方程及以动态材料模型为基础的热加工图。借助扫描电镜和背散射电子衍射技术(EBSD)对变形后试样进行组织分析。结果表明:GH4698高温合金流变应力随着变形温度的降低和应变速率的加快而逐渐增加。在变形温度为1000~1200℃、应变速率为0. 01~0. 05 s^-1的热变形条件下,GH4698高温合金具有较佳的热加工行为。在高、低功率耗散率区域中,随着功率耗散率值的增加,动态再结晶百分数均会增加,再结晶平均晶粒尺寸增大,大角度晶界分数增加。     

ZL270LF铝合金的热变形行为与组织演变

通过热压缩实验研究了ZL270LF铝合金在变形量为70%,温度为300~550 ℃,应变速率为 0.01~10 s^-1范围的热变形行为,建立了流变应力本构方程模型,绘制出了二维热加工图,确定了最佳热加工区域,采用电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）技术研究了该合金的组织演变规律。结果表明：ZL270LF铝合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,热变形激活能为309.05 kJ/mol,最优热加工区为温度470~530 ℃、应变速率为0.01~1 s^-1。该合金在热变形过程中存在3种不同的DRX机制,即连续动态再结晶（CDRX）、不连续动态再结晶（DDRX）和几何动态再结晶（GDRX）,其中CDRX是ZL270LF铝合金动态再结晶的主要机制。     

Zn-2.12Cu-0.056Ti合金热变形行为的研究

在Gleeble-1500D热模拟机上对Zn-Cu-Ti合金进行等温压缩试验,研究了变形温度为150~240℃,应变速率为0.01~10 s-1,变形量为50%时锌合金的热变形行为。采用光学显微镜观察热压缩过程中微观组织的变化。结果表明,锌合金在热压缩过程中发生了动态再结晶。锌合金的峰值流变应力随变形温度的升高和变形速率的下降而降低,该合金的流变应力模型可用Arrhenius方程来描述。试验中发现,该合金存在两个热加工安全区,即温度为150~210℃、变形速率为0.67~10 s-1区域和温度为215~240℃、变形速率为0.01~0.98 s-1区域。最佳热加工工艺参数:变形温度为235~240℃,变形速率为0.09~0.11 s-1,功率耗散效率为35%。     

Cu-0.8Cr-0.3Zr合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,研究了Cu-0.8Cr-0.3Zr合金在变形温度为650~950℃、应变速率为0.001~10 s-1、总压缩应变量60%条件下的流变行为,对热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了分析,同时分析了该合金的热加工图。结果表明,变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,且对应的峰值应力也越小。利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。绘制了Cu-Cr-Zr合金的热加工图,确定了其热加工时的安全区与失稳区,得出了该合金在实验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数:温度范围为850~900℃,应变速率范围为0.1~1 s-1。     

Cu-Cr-Zr-Ag-P合金的热加工性能

通过Gleeble-1500D热模拟试验机,对Cu-Cr-Zr-Ag-P合金在温度为550~900℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下进行高温热变形试验,对其流变应力行为、热加工性能、显微组织演变进行了研究。结果表明:合金流变应力随温度降低、应变速率升高有所提高;根据动态材料模型建立了Cu-Cr-Zr-Ag-P合金的热加工图,发现合金最佳加工区域为:0.1~2.7 s~(-1),770~900℃;结合不同条件下的显微组织演变,发现较高的温度有利于合金动态再结晶的进行。     

Cu-0.8Mg合金高温变形行为与机制

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-0.8Mg合金进行热变形试验,变形温度为500~850℃、应变速率为0.001~10 s-1,研究不同试验条件下合金流变应力的变化规律,分析合金的流变应力、应变速率和变形温度之间的关系,对合金的热加工图进行研究。结果表明:合金在热变形过程中,其流变应力曲线表现出典型的加工硬化、动态回复和再结晶特征,随着变形温度的升高和应变速率的降低,其流变应力和峰值应力也随之降低;合金热变形过程中的激活能为177.88 k J/mol,构建了合金的本构方程;合金在热变形过程中的最优加工参数为:变形温度为700~800℃、应变速率为0.01~0.1 s-1。     

Cu-Ni-Si-P-Cr合金高温热变形行为及动态再结晶

在Gleeble 1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验对Cu-Ni-Si-P-Cr合金在应变速率为0.01~5 s 1、变形温度为600~800℃条件下的流变应力行为进行研究,利用光学显微镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Cu-Ni-Si-P-Cr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力—真应变曲线的特征有所不同。流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。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Q和本构方程。     

AZ80镁合金热模拟压缩变形的实验研究

采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对AZ80镁合金在250℃～450℃之间,应变速率为0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1、5s-1进行热模拟压缩变形,对试样宏观形貌与变形温度和应变速率进行了分析,分析了流变应力与应变速度和温度的关系,结果表明:AZ80镁合金的压缩热变形属于动态再结晶型,镁合金的变形抗力随着变形温度的上升而减小,塑性随着变形温度的增加而有所提高。随变形温度的升高和应变速率的减小,流变应力峰值向应变减小的方向移动,同一变形速率下,变形温度越高所对应的应力值越低。     

MoNb合金热变形行为及本构关系

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对MoNb合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究该合金在变形温度900~1200℃和应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,计算其热变形激活能。结果表明:变形温度和应变速率对流动应力具有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。误差分析表明,采用多元线性回归法建立的MoNb合金本构关系模型具有较高的精度,该模型的预测值误差小于10%的数据点占总数的92.86%,相关系数和平均相对误差分别为0.976和4.08%,能较为准确的预测合金的高温流动应力。     

TC21G钛合金平面应变变形行为及其机理

利用平面应变压缩实验,研究TC21G钛合金在变形温度为870～940℃、应变速率为0.1～1 s-1条件下的变形行为,并分析显微组织的演变过程.同时,研究加工参数对应变硬化指数n值的影响.结果表明:在应变速率一定的条件下,随着变形温度的升高,显微组织中 β 相的含量增加,合金的流变应力降低;而在变形温度一定的条件下,随...     

Mg-10Gd-2Y-0．6Zr合金热压缩变形及其微观组织研究

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-10Gd-2Y-O．6Zr合金在温度为350-450℃,变形速率为0．001～0．5s,最大变形程度为50％的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟试验研究,分析了合金高温变形时流变应力与应变速率及变形温度之间的关系以及组织变化。结果表明：合金的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,随温度的升高而降低;在给定的变形条件下,计算出合金的变形激活能和应力指数分别为223kJ／mol和6．9,建立了合金高温变形的本构方程;根据试验分析,合金变形温度为400℃,变形速率为0．5s^-1,或变形温度为450℃,变形速率为0．1s^-1下进行热压缩,可以得到组织结构均匀和热翅性加工良好的匹配．     

淬火态7005铝合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟仪上进行热压缩实验,研究在变形温度250-450°C、应变速率0.0005-0.5 s^-1时淬火状态下的7005铝合金的热变形行为。实验结果表明：淬火状态7005合金的流变应力受变形温度和应变速率的双重影响,热变形过程中的流变应力可用Zener-Hollomon参数的指数型方程表示。通过比较本构方程计算出的流变应力和实验测量的流变应力发现预测结果和实验结果有很好的相符性。基于动态材料模型,在真应变为0.1、0.3和0.5处构建了淬火状态下的7005铝合金的热加工图。通过加工图分析及微观组织观察发现合金的最优热加工区域为：270-340°C,0.05-0.5 s^-1,在该区域内变形时合金发生了合理的动态再结晶行为。合金的流变不稳定性与绝热剪切带以及局部流变的产生有关。因此,为获取满意的性能,在热加工时应避开这些不稳定的区域。     

X12合金钢高温流变应力行为及位错密度演变规律

为研究X12合金钢高温流变应力行为及其热变形过程中位错密度的演变规律,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.005~5 s^-1、变形程度为50%的条件下,采用Gleeble-1500 D热模拟试验机对X12合金钢进行了热压缩实验,并采用XRD分析了该材料不同变形条件下位错密度。结果表明:X12合金钢在该实验温度及应变速率范围内有典型的动态再结晶特征。基于热压缩实验数据求出了X12合金钢的热变形激活能Qact为531.095 kJ/mol,并构建了X12合金钢的Arrhenius高温流变应力模型,模型计算值与试验值吻合情况良好,平均相对误差为2.52%。不同变形条件下的X12合金钢总位错密度均在1014 cm^-2以上,并且X12合金钢总的位错密度随应变速率增加而增加,随变形温度升高而减少。     

氮强化高锰奥氏体钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在温度为1253～1423K,应变速率为0.1～10s-1的条件下对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,观察了变形后的组织.试验结果表明,流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大.真应变为0.6时,在1423K、应变速率在0.1～10s-1之间的试样均已发生完全动态再结晶;在1373K以下变形时,应变速率在0.1～10s-1之间,试样发生部分动态再结晶.动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的升高而减小.32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢的热变形激活能Q值为469.03kJ/mol,并获得热变形方程.     

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。     

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。