挤压态镍基粉末高温合金热变形行为与组织研究

通过Gleeble-3500D热力模拟研究了挤压态镍基粉末高温合金在恒温和恒应变速率条件下的热变形行为和组织特征,变形温度范围为950~1150℃,应变速率范围为0.001~0.5 s-1。通过线性回归分析,获得了挤压态镍基粉末高温合金的本构方程,并求得热变形激活能为338.638 kJ·mol-1。在1050℃以下热压缩变形时,试样容易开裂;而在1050~1150℃的温度范围热压缩变形时,试样不易开裂。挤压态镍基粉末高温合金热压缩变形后发生了完全再结晶,再结晶晶粒尺寸受温度影响显著,在低于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高稍有增大;而在高于1100℃变形时,再结晶晶粒尺寸随变形温度升高显著增大。该种合金的合理变形参数范围为0.001~0.01 s-1及1050~1100℃。     

Al-Zn-Mg-Cu合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Al-Zn-Mg-Cu合金进行了高温压缩实验以研究其高温变形行为,实验温度范围为573～773 K,应变速率范围为0.1～20 s^-1。对Al-Zn-Mg-Cu合金变形后的微观组织进行了分析,并考虑了应变、应变速率、变形温度及其相互关系的独立影响,提出了基于双重多元非线性回归的本构方程,并引入相关系数R、平均绝对相对误差e_AARE和相对误差e_r验证了所建立的本构方程的有效性。结果表明,当变形温度升高时,由于原子扩散速率增大更易产生位错,再结晶会增多;当应变速率增大时,由于合金变形时间缩短,组织内部变形储存能减少,再结晶程度会降低;DMNR本构模型能够较好地预测Al-Zn-Mg-Cu铝合金的流变应力,具有较好的相关性和通用性。     

新型Al-Mg-Si-RE合金的热变形行为

设计制备了4种不同Mg/Si比并添加稀土元素Ce、Er、Zr和B的新型Al-Mg-Si合金,并研究了其显微组织与导电率及抗拉强度。然后以一种优化成分的Al-Mg-Si-RE合金为研究对象,通过 Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验,研究了变形温度为300~450 ℃,应变速率为0.001~1 s^-1时该新型合金的热变形行为。通过试验数据构建该合金的本构方程和热加工图,通过光学显微镜研究显微组织的演变。结果表明,当Mg/Si比为1.4时,该合金具有优异的性能,该合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。计算得到该合金的热变形激活能为176.188 kJ/mol,所得本构方程对该合金的流变行为具有指导作用。由热加工图可知,该合金适宜在变形温度为300~320 ℃,应变速率为0.001~0.015 s^-1或变形温度为430~450 ℃,应变速率为0.001 s^-1或1 s^-1附近的条件下进行热加工。     

2195铝锂合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上实施热压缩试验,研究2195铝锂合金在变形温度360～500℃,应变速率0.1～10 s-1时的热变形行为,并通过OM和EBSD研究了热变形中微观组织的演变.基于动态材料模型理论及Zener-Holloman参数,构建了2195铝锂合金的应变量为50％时的加工图及本构方程.结果表明,...     

Cu-0.23Be-0.84Co合金热变形行为

为实现Cu-Be-Co合金连续挤压的数值模拟和制定合理的热成形工艺参数,采用Gleeble-1500D热模拟机对Cu-Be-Co合金在变形温度为450℃~850℃和应变速率为0.1s-1~10s-1条件下的热变形行为进行研究;分析热压缩对合金组织的影响;根据Arrhenius方程对实验数据进行分析,建立Cu-Be-Co合金热变形本构方程。结果表明,Cu-Be-Co合金热变形的流变应力随应变速率的降低和变形温度的升高而减小,并且Cu-Be-Co合金在高温变形条件下发生动态再结晶。     

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。     

Ti8LC合金热变形及其微观组织

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Ti8LC合金在温度为850～1000 ℃、变形速率为0.001～0.1 s-1、最大变形程度为60%的条件下,进行恒应变速率高温压缩模拟试验研究,分析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:Ti8LC合金流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,真应力水平随温度的升高而降低;在给定的变形条件下,通过回归计算,建立了一种Ti8LC合金的本构方程;根据试验分析,在850～950 ℃温度时变形,主要发生动态再结晶,随着温度的升高,软化机制主要是动态回复.     

Hastelloy G-3合金热变形特性研究

利用变形温度为1050~1200 ℃、应变速率为0.1~10 s-1的恒温热压缩试验系统分析了Hastelloy G-3合金的高温变形特性及变形后的组织特征。对高应变速率下的流动应力进行变形热效应修正,建立了G-3合金热变形过程中峰值应力与变形温度、应变速率关系的本构模型。结果表明：所建立的本构模型在预测G-3合金热变形峰值应力时具有良好的精确度,能够满足工程应用的要求。G-3合金热加工过程的软化机制为动态再结晶,根据热变形后的组织特征确定G-3合金合理的热变形温度为1180~1200 ℃,应变速率为5~10 s-1。     

GH2132高温合金热变形行为研究

采用Gleeble-3500和Deform-3D有限元软件研究了GH2132高温合金在变形温度为950～1100℃和应变速率为0.001～10s-1时的热变形行为.研究表明,在应变速率为1s-1时,流变曲线与其他流变曲线明显不同,表现出显著的应力降现象.基于流变应力与变形温度和应变速率的关系,构建了 GH2132高温合...     

Inconel 625合金高温高速热变形行为

通过等温热压缩实验研究Inconel 625合金的高温高速热变形行为,获得了合金在温度为1000～1200℃、应变速率为1～80 s-1的条件下的真应力-应变曲线,并在考虑变形热效应的基础上对真应力-应变曲线进行了修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,得到材料的材料常数:Q=442.97 kJ/mol,n=4.49,α=0.0029 MPa-1。通过非线性回归建立了Inconel 625合金在高温高速条件下的本构模型。     

Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为

为研究Cu-Cr-Zr合金的高温热变形行为,建立Cu-Cr-Zr合金的高温本构模型,采用Gleeble-1500D热模拟实验机对该合金进行不同变形条件下的热压缩实验。实验参数为:变形量60%、应变速率0. 1~5 s-1、变形温度650~900℃。实验结果表明:变形初始阶段加工硬化大于动态软化作用,使得应力值迅速增大至峰值,之后动态软化大于加工硬化作用,使得应力值降低至一定程度再趋于平稳。通过对Cu-Cr-Zr合金应力-应变曲线的变化规律进行分析可得,低应变速率和高变形温度都会促进合金动态再结晶的程度。利用计算软件对实验数据进行计算和整理,将由线性拟合所得数值代入Arrhenius本构模型,可得Cu-Cr-Zr合金的本构模型。     

铜合金热变形行为研究

在Gleeble-1500D热力模拟试验机上采用等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-P合金和Cu-Ni-Si-Ag合金在高温压缩变形中的流变应力行为和组织变化进行了研究.结果表明,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶,应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶,且Cu-Ni-Si-P合金的流变应力在相同条件下高于Cu-Ni-Si-Ag合金的流变应力;同时变形温度对合金显微组织影响较大,在同样条件下,Cu-Ni-Si-Ag合金的晶粒尺寸大于Cu-Ni-Si-P合金的晶粒尺寸.     

6061铝合金高温流变行为

利用Gleeble-3500热模拟实验机,对6061铝合金在变形温度为350℃、400℃、430℃、460℃、480℃和500℃,应变速率为0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1条件下进行高温压缩实验,得到的真应力-真应变曲线形态基本符合铝合金的热变形力学特征。采用Arrhenius双曲正弦关系描述6061铝合金的高温流变行为,确定其激活能Q=163.4366kJ·mol-1;基于动态材料模型理论绘制6061铝合金热加工图,确定其最佳热加工区域温度为T=420℃~450℃。     

铸态GH706合金的热变形行为研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为1100,1130,1160和1190℃、应变速率为0.01,0.1和1 s-1下的铸态GH706合金流变曲线,分析了流变曲线的特征及成因,并通过与锻态材料对比,得出铸态材料在高应变速率下更容易产生应变硬化的结论;应用Arrhenius模型对实验数据进行回归分析,建立了0.2~0.8应变范围内铸态GH706合金的本构关系,统计计算了模型预测的流动应力和实验值之间的最大相对误差为13.1%;应用Voce方程建立了铸态GH706合金应变0~0.2范围内的本构关系,模型预测流动应力和实验值之间的平均相对误差为0.2%,很好地反映了低应变条件下材料的硬化行为。     

变形参数对挤压态AZ41M镁合金热变形行为和组织演变的影响

通过热模拟压缩试验研究了挤压态AZ41M镁合金在应变速率为0.005～1s-1、温度为300～450℃条件下的热变形行为.利用光学显微镜分析了合金热变形过程中的组织演变.结果表明:挤压态AZ41M镁合金热变形过程中,真应力应变曲线表现出典型的单峰动态再结晶(DRX)特征,合金具有比较高的温度和应变速率敏感性;合金热变形...     

变形态Ti40合金高温变形行为

在GLEEBLE热模拟试验机上对变形态Ti40合金进行热压缩实验,采用基于Prasad准则的加工图技术,研究变形态Ti40合金在变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～1.0s-1范围内的微观变形机制和流变失稳现象,并优化该合金的高温变形参数。结果表明,失稳区出现在低温、高应变速率区,当变形温度为950℃～1010℃、应变速率0.13s-1～1.0s-1时,失稳区会出现局部流动,在实际热加工时应尽量避开这一参数范围;变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～0.01s-1为较佳的变形参数范围,其变形机制以动态再结晶为主,伴随动态回复,最佳的变形参数位于温度1050℃、应变速率0.001s-1附近,该区域发生了完全动态再结晶;除失稳区和较佳变形区以外的区域,变形机制以动态回复为主,伴随动态再结晶,是可加工的区域。     

5083铝合金最佳超塑性变形行为

采用最大m值法研究5083铝合金不同轧制方向的超塑性。在500℃～535℃温度范围内,得到其试样延伸率以及最佳变形温度为525℃,同时对比恒速度法、恒应变速率法在525℃的超塑性能。实验结果表明,5083铝合金轧制后,晶粒产生各向异性,导致不同轧制方向的延伸率有显著差异。在温度500℃、525℃和535℃下采用最大m值法拉伸,其纵向试样延伸率分别为264%、331%、317%,而横向试样延伸率则分别为98%、129%、119%,纵向试样延伸率显著大于横向试样延伸率。在温度525℃下,5083铝合金基于最大m值法的拉伸效果最好,其纵向试样最大延伸率为331%,拉伸时间为3846s;在相同温度下,用恒速度法、恒应变速率法拉伸,其纵向试样最大延伸率分别为316%、302%,而拉伸时间分别为9141s、12602s,最大m值法的延伸率略大于恒速度法、恒应变速率法的延伸率,但最大m值法的拉伸时间较恒速度法和恒应变速率法有大幅缩减。     

TA7钛合金高温变形行为研究

为了分析TA7钛合金的热变形工艺参数,通过高温压缩试验对TA7钛合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1123~1273K,应变速率为0.001~1s_-1。此外,提出了一种修正并联本构模型用来分析应变速率、变形温度及应变对流动应力的影响。然后,基于动态模型,建立了TA7钛合金的热加工图,并通过微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。结果表明,TA7钛合金合理的工艺参数为变形温度1223K,应变速率0.001s_-1,而其非稳态区域位于低温高应变速率区。     

半固态镁合金AZ91D变形行为研究

对应变诱发法制得的半固态镁合金AZ91D坯料进行了单向压缩实验,研究了不同工艺参数对半固态镁合金的压缩流变应力的影响。流变应力不仅是变形量和变形温度的函数,而且是应变速率的函数,由此采用回归分析法建立了能综合反映热力参数对流变应力影响的半固态AZ91D合金的粘塑性本构方程,为半固态触变成形的数值模拟奠定了理论基础。     

一种新型铌合金的高温变形行为研究

利用Gleeble-3500试验机对一种新型铌合金在1000~1200℃下的热变形行为进行了热压缩模拟。结果表明:合金的流变应力大小对变形温度和应变速率非常敏感,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;合金的高温变形遵行幂函数方程,应力指数n为12.03,相应的激活能Q为577.63 k J/mol,并回归出了反映锻造热力学参数对材料成型性能影响的本构方程。