应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩行为及晶粒尺寸的研究

采用Gleeble-3500热压缩实验机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度360～480℃、应变速率0.001～1 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行高温压缩实验研究。分析了应变速率和变形温度对该合金在高温变形时流变应力的影响,引入温度补偿应变速率因子Z构建合金高温流变应力的本构方程;研究了合金在不同压缩条件下的组织变化及动态再结晶晶粒尺寸,为后续有限元组织模拟提供了实验依据。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线具有动态再结晶曲线的特征。动态再结晶的再结晶晶粒尺寸随温度的降低、应变速率的增大而减小;而且峰值应力也随再结晶晶粒尺寸的减小而增大。     

N08811耐热合金的热变形行为与本构模型

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了N08811耐热合金在变形温度为900～1150℃、变形速率为0.1～5 s^-1条件下的高温变形行为。结果表明，N08811合金的流变应力随着应变速率的增大及变形温度的下降而增加，是一种正应变速率敏感材料。通过对显微组织的研究，发现当应变速率为1 s^-1时，N08811合金优先在变形晶粒的晶界处发生动态再结晶，再结晶晶粒数目及尺寸均随变形温度的升高而增加，至变形温度为1150℃时已发生完全再结晶。当变形温度一定时，高应变速率会降低N08811合金的再结晶温度，增加晶粒尺寸。依据真应力-真应变曲线，采用双曲正弦本构模型建立了N08811合金的流变应力本构方程，得到其热变形激活能为509.998 kJ·mol^-1。     

马氏体TiAl合金的热变形行为

为研究马氏体TiAl合金的热变形行为,对Ti-42.1Al-8.3V合金进行1320 ℃油淬,得到马氏体,然后利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了马氏体在变形温度为1000~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s^-1下的热变形行为。利用背散射电子成像(BSE)和背散射衍射(EBSD)研究了热变形参数对TiAl合金显微组织的影响,通过分析真应力-真应变曲线,结合双曲正弦方程建立了本构方程。结果表明,马氏体TiAl合金的流变应力曲线符合动态再结晶特征,峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;通过计算得到n为2.175,变形激活能Q为595.79 kJ/mol,并构建了马氏体TiAl合金的本构方程;在热变形后,TiAl合金中近等边三角形排布的马氏体转变成α₂/γ片层结构。随着变形温度的升高和应变速率的减小,α₂/γ片层逐步被再结晶晶粒替代,最后在变形温度为1100 ℃、应变速率为0.001 s^-1条件下全部转化为等轴晶。另外,随着应变速率的降低和变形温度的升高,晶粒充分长大,逐渐粗化。     

Ti43Al5Nb0.03Y合金高温热压缩行为及其组织演变

在热模拟试验机上对Ti43Al5Nb0.03Y合金进行压缩变形实验,温度范围为1050～1200 ℃,应变速率范围为10-3～10-1 s-1,获得了其真应力-真应变曲线,并对热变形组织进行显微分析.结果表明:在低于1200 ℃的条件下,材料的锻后组织为残余层片和再结晶晶粒的混合组织,而温度达到1200 ℃时,材料锻后得到完全再结晶组织;在实验所涉及的温度及应变速率范围内,Ti43Al5Nb0.03Y合金的塑性变形机制主要为γ相中的滑移和孪生,其流变软化机制主要为γ相动态再结晶以及少量的γ相中的回复;该合金锻造温度不宜低于1200 ℃,在锻造工艺参数为1200 ℃, 10-3s-1条件下可以得到表面无裂纹,变形组织为细小等轴晶组织的锻件.     

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。     

Pd-20W合金的热压缩变形行为和显微组织

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Pd-20W合金进行热压缩试验,研究了合金在变形温度1000~1200 ℃、应变速率0.001~1.000 s^-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明,合金的流变应力在变形初期随着真应变的增大快速上升,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态或略有下降。该合金热压缩变形的流变应力行为可用Zener-hollomon参数来描述,拟合计算得到了该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。热压缩变形后合金组织呈现一定程度的协同变形特征,晶界动态再结晶趋势增强,合金的主要软化机制为动态再结晶,表现出典型的应变诱发晶界形核机制特点。     

加工硬化率法研究Ti-10V-2Al-3Fe合金β区变形动态再结晶的临界条件

采用Thermecmaster-Z型热/力模拟试验机在变形温度为825～1125℃,应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下对Ti-10V-2Al-3Fe合金进行热模拟压缩实验,分析了热变形参数对其流变行为的影响,并通过加工硬化率方法研究了该合金的动态再结晶临界条件。结果表明:合金的流变应力随变形温度的降低或应变速率的提高而增大;通过lnθ～ε曲线出现拐点及dlnθ/dε～ε曲线出现最小值判据,确定了该合金的动态再结晶临界应变;动态再结晶临界应变随应变速率的增大及变形温度的降低而增加;Z参数方程能较好地反映合金动态再结晶临界应变与热变形条件间的关系,动态再结晶临界应变与Z参数间的关系可表示为ε_c=2.6735×10~(-2)Z~(0.0817);临界应变与峰值应变之间存在线性关系,即ε_c=0.508ε_p。     

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。     

基于热加工图的Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金高温变形特性研究

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在1000～1200℃和0.001～1.0 s-1条件下的热变形行为.结果表明,Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区,其中动态再结晶区域Ⅰ区:峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1100℃和0.01 s-1;动态再结晶区域Ⅱ区:峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1105℃和0.001 s-1.在温度低于1140℃、应变速率大于0.01 s-1范围内进行热加工时,由于热塑性变形过程中再结晶晶粒的不均匀长大,极易导致试样变形开裂.在温度1000～1130℃,变形速率大于0.02 s-1区域内,热压缩变形试样外表面剪切开裂趋势明显,易引起加工失稳.根据热加工图分析结果可知,TiAl合金热变形时应选择在动态再结晶Ⅰ区内进行.