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。     

新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-Cr-Zr合金在变形温度为600~800℃、应变速率为0.01~5 s~(-1)和总压缩应变量约50%条件下的热变形行为进行了研究。利用光学显微镜观察Cu-Cr-Zr合金在不同变形温度、不同应变速率下的显微组织,分析其组织演变规律。结果表明:应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小;Cu-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;在应变温度为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。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。     

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。     

应变速率对GH690高温合金热变形特性的影响（英文）

为阐明应变速率对GH690高温合金热变形特性的影响,采用Gleeble-3800热力模拟试验机,通过变形温度范围为1000~1200°C、应变速率范围为0.001~10 s~(-1)的等温热压缩实验研究了该合金的热变形行为。结果表明:流变应力对应变速率变化敏感,动态再结晶是主要的软化机制;0.1 s~(-1)是1000°C热变形过程中的临界应变速率。绝热温升使得动态再结晶过程与应变速率密切相关;应变速率对热变形过程中的非连续动态再结晶和连续动态再结晶具有显著影响;孪晶可促进动态再结晶形核,Σ3~n(n=1,2,3)晶界在中等应变速率0.1 s~(-1)条件下含量较低。     

TiNiCr形状记忆合金热压缩变形行为研究

利用Gleeble-3500在变形温度为600~900℃,应变率为0.001~1 s~(-1)下,对TiNiCr合金进行压缩,对真应力-应变曲线和压缩后试样的显微组织进行分析。结果表明:TiNiCr合金的真应力-应变曲线是由加工硬化效应和软化效应共同决定的,流变应力随温度的升高和应变率的减小而减小;在热压缩过程中,由于软化作用,引起加工硬化效应的位错逐渐消失,合金在不同变形条件下均出现了动态再结晶现象,再结晶机制是弓出形核;温度越高,应变率越低,TiNiCr合金动态再结晶趋势越明显,晶粒尺寸越大,软化机制越以动态再结晶为主;TiNiCr合金与传统非金属间化合物不同,只通过真应力-应变曲线不能推测其软化机制。     

Ti对近共晶铝镁硅合金热变行为的影响

采用Gleebe-3500热模拟试验机在变形温度350℃~500℃,应变速率0.01s~(-1)、0.1s~(-1)、1s~(-1)和5s~(-1),最大变形量60%的条件下对近共晶Al-Mg-Si、Al-Mg-Si-Ti合金进行等温热压缩模拟研究。建立了两种近共晶合金的高温流变本构方程和热加工图,并结合EBSD微观组织分析了Ti对近共晶Al-Mg-Si合金高温流变行为的影响。研究结果表明,可用含Arrhenius项的Z参数描述两种合金高温变形时的流变行为;并基于热加工图得出Al-Mg-Si合金优化的工艺参数为变形温度475℃~500℃,变形速率0.01s-1,Al-Mg-Si-Ti合金优化的工艺参数为变形温度450℃~475℃,变形速率0.1s~(-1);同时发现含Ti第二相颗粒会在高温塑性变形过程中阻碍位错运动,抑制动态再结晶软化,提高合金高温流变应力和形变激活能。     

基于Al-Cu-Li合金流变行为的动态再结晶动力学与形核机制

对Al-Cu-Li合金进行温度300~500℃、应变速率0.001~10s~(-1)的等温热压缩,分析合金的流变行为:结合TEM和EBSD研究合金热变形过程中的组织演变。结果表明:合金流变曲线分为3个阶段:加工硬化阶段、过渡阶段和稳态变形阶段;变形温度越高,流变应力达到动态平衡所需应变量越小。基于应变硬化率(θ)与流变应力(σ)之间的关系,确定动态再结晶的临界应变(ε_c);不同热变形条件下的临界应变(ε_c)与峰值应变(ε_p)之比为0.30342~0.92828;临界应力(σ_c)与峰值应变(σ_p)之比为0.88492~0.99782。引入最大软化率应变(ε~*)和中间变量Z/A,建立ε_c和ε~*与Z/A的关系表达式。构建Al-Cu-Li合金动态再结晶动力学模型,模型表明,温度越高或应变速率越低,越有利于促进动态再结晶分数的增加;显微组织分析结果与模型预测规律一致。Al-Cu-Li合金动态再结晶形核机制主要为晶界突出形核机制、亚晶合并长大机制以及粒子促进形核机制,随温度升高和应变速率的降低,晶内亚晶合并长大机制得到加强。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

2050 Al-Li合金的流变曲线修正及加工图（英文）

采用热压缩实验研究2050 Al-Li合金在变形温度为340~500°C、应变速率为0.001~10 s~(-1)范围内的热变形行为。分析摩擦及温度变化对流变应力的影响,并对流变曲线进行修正处理;基于动态材料模型及修正后的真应力数据,获得真应变为0.5条件下合金的加工图;利用金相显微镜对压缩试样显微组织变化进行观察。结果表明,在热变形过程中材料的摩擦及温度变化对流变应力有显著影响;合金合适加工区域位于变形温度为370~430°C、应变速率为0.01~0.001 s~(-1)区域,以及变形温度为440~500°C、应变速率为0.3~0.01 s~(-1)区域内;失稳区位于高应变速率下(3~10 s~(-1))所有温度范围内;动态回复和动态再结晶是2050 Al-Li合金在稳定加工区域内主要变形机理,而在失稳区合金变形机理主要表现为流变集中。     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金高温流变应力特征及本构方程

采用Gleebe1500热模拟机对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行热压缩,研究了该合金在应变速率为0.001~1.0s~(-1)、变形温度为250~450℃条件下的流变特性。结果表明:在应变速率为0.001s-1,变形温度为250~450℃范围内,流变应力达到峰值后随着应变量的增加而降低,呈现出连续动态再结晶特征;在其他变形条件下存在较为明显的稳态流变特征。应变速率和流变应力之间满足指数关系,变形温度和流变应力之间满足Arrhenius关系。通过线性回归分析计算出合金的应变硬化指数n以及热变形激活能Q得到了该合金在高温变形条件下的流变应力本构方程。     

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s~(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程（英文）

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s~(-1)条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

片状粉末冶金碳纳米管增强铝基复合材料的热变形及加工图（英文）

采用Gleeble-3500D热模拟试验机在300~550℃,0.001~10 s~(-1)条件下开展了CNTs/Al复合材料热变形行为研究,并基于真应力-应变曲线计算得到了CNTs/Al复合材料在不同应变时的热加工图。利用电子背散射技术分析了变形前后的显微组织。实验结果表明,在设定的温度下,流变应力随着应变速率的增高而增高,而在设定的应变速率下,流变应力随着温度的增高而降低。在高应变速率条件下,可以获得完全再结晶组织。而在低应变速率条件下,只有部分再结晶,主要的软化机制为动态回复。在本研究所采用的实验条件下,CNTs/Al复合材料的热变形最优加工工艺参数为500~550℃,10 s~(-1)。     

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。     

一种新型Mg-8Sn-2Zn-0.5Cu合金热加工变形的组织演变和优化参数分析（英文）

利用Gleeble-1500D热模拟试验机在250～400℃、0.01～3 s~(-1)变形条件下,通过实验和模拟研究固溶Mg-8Sn-2Zn-0.5Cu(TZC820)合金的热变形行为。结果表明,变形温度和应变速率对合金的流变应力和材料常数有显著的影响。此外,基于真实应力-应变曲线建立应变补偿的本构关系。合金的主要变形机制为动态再结晶(DRX),随着变形温度的升高和应变速率的降低,DRX程度得到明显提高。利用元胞自动机方法模拟该合金在热压缩过程中的显微组织演变。此外,构建合金的塑性加工图,得到固溶态TZC820合金的较优加工条件为370～400℃、0.01 s~(-1)和320～360℃、1-3 s~(-1)。     

温度和应变速率对Zr_(50)Ti_(50)合金在β单相区热变形行为的影响（英文）

在温度为700~850°C和应变速率为0.001~1s~(-1)的条件下,研究了Zr_(50)Ti_(50)合金在β单相区的热变形行为和组织演变。流变曲线呈现典型的流变软化特征。在较高的应变速率下,出现了不连续屈服现象,这一特点在其他传统锆合金中没有发现。计算得到表观变形激活能为103 kJ/mol,并建立了该合金在β单相区的流变应力与应变速率和变形温度之间的本构方程。分析表明该合金的热变形机制主要为动态回复,并且由于较强的动态回复效果而抑制了动态再结晶。随后,通过计算建立了合金的热加工图,并根据热加工图找到了合金在β单相区的最佳热变形加工参数为温度830~850°C,变形速率为0.56~1s~(-1)。     

高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金的热加工图及组织演变

采用Gleeble-3180热模拟试验机对均匀化退火态Al-5.87Zn-2.07Mg-2.28Cu合金在不同温度(350~450℃)和不同应变速率(0.01~10s~(-1))下进行热压缩试验。结果表明,在各真应变下合金的能量耗散因子均随温度的升高和应变速率的下降而增大;随着真应变增加,流变失稳区域扩大且合金适宜的热加工参数发生改变;随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力减小,且其主要软化机制由动态回复向动态再结晶转变;当变形温度达到420℃时,合金在各应变速率下均发生了动态再结晶。