7A85铝合金热压缩流变行为与本构方程研究

通过在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温压缩试验,研究了7A85铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.001～1 s-1条件下的高温流变行为。研究表明,7A85铝合金在热压缩过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶;变形抗力随温度的降低而增加,当温度低于300℃时变形抗力增加明显,同时变形抗力随应变速率的增大而增大;应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius方程;采用线性回归方法获得了7A85铝合金高温条件下流变应力的本构方程。     

热变形条件对2124铝合金流变应力和显微组织的影响

采用Gleeble热模拟试验机对2124铝合金进行热压缩试验,通过分析合金在高温塑性变形过程中的流变应力变化规律,以及利用光学显微镜和透射电镜观察合金在热变形过程中的显微组织演变,探讨了不同变形温度和应变速率对合金热塑性变形能力的影响。结果表明,2124铝合金在热变形中的流变应力稳态值随热变形温度的升高或应变速率的减小而增大,可用双曲正弦形式的本构方程来描述热变形条件和流变应力的关系,合金的变形激活能为170.13 k J/mol。在较低变形温度或较高应变速率下,热变形后合金组织中存在大量位错缠结和位错墙,软化机制主要为动态回复。随变形温度的升高或者应变速率的降低,该合金组织中出现了再结晶晶粒,软化机制逐渐向动态再结晶转变。     

含Nb低碳钢的热变形行为和金属塑性形变中流变应力的预测

利用Gleeble 1500模拟试验机对含Nb低碳钢的热变形行为进行了实验研究,对热变形稳态流变应力和发生动态再结晶时的峰值流变应力与变形条件的关系进行了回归分析,阐述了由于形变诱发Nb(C,N)化合物沉淀对形变激活能的影响,在对金属塑性变形过程中位错增值,螺型位错交滑移回复和刃型位错攀移回复过程分析的基础上,建立了可预测动态回复和动态再结晶同时发生情况下的流变应力理论模型,并对不同变形条件下的流变应力进行了预测,预测结果与实验结果相当吻合。     

晶粒尺寸对7A04铝合金热变形行为的影响研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对不同晶粒尺寸的7A04铝合金进行了热压缩试验,研究了变形温度为320~480℃、应变速率为0.001~1 s-1时的晶粒尺寸对热变形行为的影响。利用金相显微镜分析了合金的微观组织。结果表明:在相同变形条件下,粗晶铝合金流变应力明显高于细晶铝合金的流变应力。不同晶粒尺寸的塑性变形机制在320、480℃分别为动态回复和动态再结晶。粗晶与细晶7A04铝合金的本构方程存在明显的差异,其热激活能分别为143.4、125.6 k J/mol。     

7B50铝合金热变形组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金进行了变形温度300～460℃、应变速率0.001～1 s-1条件下的等温压缩试验,通过金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)等手段,研究分析了该合金在变形过程中热变形参数对微观组织的影响。结果表明:在变形初期,流变应力随应变的增加而增大,达到峰值后逐渐趋于平稳;应力峰值随温度的升高而减小,随应变速率的提高而增大;当变形温度较低或应变速率较高时,合金仅发生了动态回复,且合金组织中存在大量的位错和亚晶;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中的主要软化机制由动态回复逐渐转变为动态再结晶。     

7A85航空铝合金热加工过程的本构变形行为及组织演变

利用热模拟试验机研究了7A85铝合金的热变形行为,表征了不同热加工制度下的微观组织。结果表明7A85铝合金在热变形过程中具有稳态流变特征。变形过程中应力呈现正的应变速率敏感性和负的温度敏感性。变形温度越高,应变速率效应越明显。350℃热变形温度下,7A85铝合金基体同时存在高位错密度晶粒和再结晶晶粒。晶界弓出形核是7A85铝合金在热变形过程中动态再结晶的有效机制,位错密度梯度形成的能量差是晶界迁移的驱动力。7A85铝合金的热压缩变形过程为热激活过程,激活能达到153. 88 kJ·mol~(-1)。Z参数随应变速率的增加和变形温度的降低而降低,可较好的描述铝合金的热变形过程。     

2024铝合金高温损伤模型的建立及其应用

针对2024铝合金在其高温拉伸过程中颈缩现象显著,实验测得的应力-应变曲线并不能准确反映材料的真实应力应变关系的问题,通过分析高温拉伸曲线中的流变软化现象及微观组织演化规律,认为动态回复和损伤是导致材料软化的主要机制,提出了一种"去耦合"方法求解真实应力-应变曲线。采用由Avrami方程求解所得的动态回复曲线作为高温下"无损伤"2024铝合金的应力应变关系,并引入Johnson-Cook损伤模型描述2024铝合金高温损伤演化过程。利用ABAQUS有限元模拟软件,集成上述应力应变关系和损伤模型,预测了2024铝合金拉伸断裂和方盒件热拉深成形破裂过程。其预测结果和实验基本一致。     

挤压态7075铝合金高温流变行为及神经网络本构模型

采用Gleeble1500D热模拟实验机研究挤压态7075铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.01～10s-1下单道次压缩过程的高温流变行为。结果表明:材料在350℃及以下变形时,流变应力曲线呈动态回复型;在温度为350℃以上、应变速率为0.1s-1时,流变曲线局部陡降明显;当应变速率为10s-1时,流变曲线发生波动,呈动态再结晶型;挤压态7075铝合金的流变应力曲线峰值应力及稳态应力均高于铸态合金的,且在变形温度较高时,挤压态材料更易于发生动态软化。基于BP神经网络建立挤压态7075铝合金的本构关系模型,预测值与实验值对比表明:所建立的本构模型整体误差在5.35%以内,拟合度为2.48%,该模型可以用于描述7075铝合金的高温变形流变行为,为该合金热变形过程分析和有限元模拟提供基础。     

7A09半连续铸造铝合金的热模拟研究

对7A09半连续铸造铝合金进行了热模拟试验,研究了该合金在300、350、400℃,应变速率0.01、0.1、1、5 s~(-1),变形量50%条件下的流变行为。结果表明:该合金在变形温度300℃并且应变速率0.01 s~(-1)时具有明显的峰值应力,应力-应变曲线具有加工硬化、应变软化和稳态流变三个阶段;变形温度达到400℃时,曲线无明显峰值应力。通过计算求得应力水平参数α、应力指数n、变形激活能Q和结构因子A的具体值。应变速率和变形温度对于合金流变应力的影响可用Arrhenius方程和包含Zener-Hollomom参数的关系式表示。热加工图表明该合金具有较低的能量耗散率,高温变形的主要软化机制为动态回复。     

7050铝合金热压缩变形的流变行为及微观组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对均匀化7050铝合金在573~723℃和0.000 5~1s-1变形条件下进行热压缩试验。通过线性回归分析计算出均匀化7050铝合金的应变硬化指数以及变形激活能,获得了均匀化7050铝合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。并借助扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)显微分析,对不同热变形条件下合金的微观组织演变进行研究。结果表明,均匀化7050铝合金在高温压缩变形过程中有动态回复和动态再结晶现象。随着变形温度升高和应变速率下降,合金位错密度降低,流变应力减小。在热变形过程中,合金的主要软化机制由动态回复逐渐演变为动态再结晶,热变形组织由位错亚结构转变为再结晶组织。     

基于数学模型的铝合金热压缩流变行为研究

研究了7N01合金在不同热压缩条件下的流变行为,并建立了流变应力的数学模型。结果表明,7N01铝合金属于正应变速率敏感材料,存在稳态流变特征。7N01合金在高应变速率(10.00/s)时的软化机制为不连续动态再结晶,在低应变速率(小于10.00/s)的软化机制为动态回复。其流变应力本构方程为σ=61.5ln{(Z/2.491E10)0.11+[(Z/2.491E10)0.22+1]0.5}。     

铝合金2219-O热拉伸流变行为研究

通过热拉伸实验,研究了在变形温度473~673 K、应变率0.001~0.1 s~(-1)条件下铝合金2219-O流变应力的变化规律,并建立材料本构关系。实验结果表明:在所研究的温度和应变率范围内,铝合金2219-O流变应力受到加工硬化和动态回复软化机制的综合影响,随着温度的升高,两种机制逐渐达到平衡状态。该材料属于正应变率敏感材料,流变应力随应变率的增加而增大,随温度的增加而降低。基于Hollomen模型,通过考虑应变、应变率和温度之间的耦合效应,建立了中高温下铝合金2219-O材料本构模型。流变应力的预测值与实验值对比表明该模型能够准确地反映铝合金2219-O热拉伸流变行为。     

2026铝合金热压缩变形流变行为研究

在Gleeble-1500热模机上对2026铝合金进行了热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10 S-1条件下热压缩变形流变应力行为.结果表明:流变应力开始随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐减小并趋于平稳,表现出流变软化特征;应力峰值随温度的升高而减小,随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2026铝合金热变形行为,其变形激活能为256.02KJ/mol.合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复转化为连续动态再结晶.     

Ti-62A合金热变形过程中的流变应力特性及组织演变

通过 Gleeble-3800 热模拟试验机的热压缩实验,研究了 Ti-62A 合金在 800、850、900 和 950℃,应变速率为 0.001、0.01、0.1 和 1s-1 下的热变形行为和动态再结晶（DRX）规律。结果表明：Ti-62A 合金的流变应力受应变速率和变形温度的影响显著;流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;在 900~950℃、应变速率 0.01~1s-1 条件下,Ti-62A 合金的热变形应力-应变曲线属于动态回复型;该合金的热变形机制主要由位错运动控制,其动态软化机制包括晶界滑动和位错对消、攀移机制;Ti-62A 合金在热变形过程中,动态再结晶更有可能发生在较高的温度和较低的应变速率下,即 950℃ 和 0.001s-1;基于经典位错密度理论和 DRX 动力学理论,建立了加工硬化—动态回复和 DRX 软化效应的两阶段本构模型。DEFORM-3D 软件的仿真模拟结果证实,基于 DRX 软化效应的本构模型对 Ti-62A 合金在动态再结晶阶段的热变形行为的预测具有较高的准确性,能够为实际生产工艺的制定提供技术参考。     

基于热加工图的7A55合金热变形控制及微观组织演变

在Gleeble3500热模拟试验机上通过单道次热压缩实验,研究了7A55铝合金热变形过程中的高温流变行为,构建了热加工图。利用光学显微镜和透射电镜表征观测了变形后的微观组织演变规律。实验结果表明:7A55铝合金在热变形过程中具有动态软化趋势,应变速率敏感性高。随应变速率的增加,峰值应力和应变均提高;随变形温度的提高,峰值应力和应变均减小。在400～450℃温度区间,应变速率在0. 01 s-1左右时,功率耗散效率均在35%以上,具有最优的热加工性。在较高的温度和较低的应变速率下易发生动态再结晶行为。较低温度和较高的应变速率缩短了变形时间,限制了位错的运动,抑制了动态回复和动态再结晶的进行。     

7B50铝合金热压缩变形加工条件的研究

在变形温度为300～460℃,应变速率为0.001～1.000 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金的热变形加工行为进行了研究.结果表明,7B50铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大.对该合金进行热变形加工的适宜条件是:热压缩加工温度为380～460℃、应变速率为0.100～1.000 s-1.在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶.随着温度升高和应变速率降低,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

Al-Cu-Mg-Ag合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用热模拟实验对Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金进行热压缩实验,研究合金在热压缩变形中的流变应力行为和变形组织.结果表明:Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;该合金的热压缩变形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196.27 kJ/mol;在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶;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,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

2214铝合金超塑性变形机制

温轧态２２１４铝合金在超塑性变形过程中，由于动态回复和动态再结晶的作用，使晶内位错密度在一定程度上保持平衡。超塑性变形的主要机制为晶界滑动；晶内位错滑移和扩散蠕变作为重要的协调机制，促进了晶界滑动的顺利进行。该合金的超塑性变形机制符合位错协调晶界滑动模型。     

基于位错密度理论的Q550D钢动态软化及加工硬化行为

针对Q550D超低碳贝氏体钢,通过热压缩实验建立了应变硬化曲线。并通过分析临界应变与峰值应变的关系、稳态流变应力和动态回复应力与峰值应力的关系,建立了位错密度模型。将位错密度模型和元胞自动机法相结合,对Q550D钢热变形行为进行了数值分析。结果表明,在相同的形变量下,应变速率较大时,位错密度高,动态再结晶形核率大,晶粒尺寸小。并且,模拟结果与实验结果吻合,说明计算模型具有较高的精度。