Al-Fe基合金的半固态压缩变形特性

Al-Fe基合金具有较好的耐热性,但力学性能差.利用半固态成形技术制备该合金,可以有效地提高合金的力学性能,使该合金具备应用价值.由于合金的半固态成形工艺与它在半固态条件下的变形行为密切相关,因此,系统地研究Al-Fe基合金半固态条件下的压缩变形行为,可以为该合金的半固态成形工艺制定提供依据.采用INSTRON-5500R型电子万能试验机进行压缩变形试验,研究不同变形速率、变形程度以及变形温度,对电磁搅拌的Al-Fe基合金在半固态条件下,真实应力与真实应变的变化规律.试验结果表明:变形速率不同时,随着变形速率的增加,变形抗力增加;变形程度不同时,随着变形程度的增加,合金的总应变增加,试样中心部位的晶粒尺寸有减小的趋势且液相比例明显减少,而试样的边缘则变化不明显;变形温度不同时,真实应力的峰值随变形温度的降低而急剧增大,稳态应力变化则较小,中心部位的晶粒尺寸随着变形温度的降低而减小,液相比例也随之减少.     

DP处理后GH4169合金在热变形过程中的组织演变

对DP处理后的GH4169合金在变形温度900~1 060℃、应变速率0.001~0.500s-1下进行了热压缩变形试验,研究了变形温度、应变速率和应变量对合金显微组织、δ相形貌以及δ相演变的影响,分析了组织演变机制。结果表明:DP处理后合金的显微组织中分布有大量片层状/长针状δ相,在高温压缩变形过程中变形断裂和溶解断裂的综合作用下,随应变量的增加,δ相发生弯曲、扭折直至球化;随着变形温度的升高或应变速率的降低,δ相含量逐渐减少,合金动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数逐渐增大。     

过共晶Al-Si合金半固态触变成形本构方程

通过对过共晶Al-20Si-3Fe-1Mn-4Cu-1Mg合金进行半固态单向压缩热模拟试验,研究变形温度为833 K、853 K 、873 K,应变速率为0.1 s–1、0.01 s–1、0.001 s–1的半固态触变成形行为。试验结果表明,变形抗力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。对试验得到的真实应力应变曲线进行分析,提出将不同真应变范围的半固态触变成形过程划分为类弹性变形、应变硬化和流变-黏塑性变形阶段的新方法,并分阶段建立半固态触变本构方程,采用多元回归得到各阶段的本构方程表达式。所建半固态触变本构方程与试验曲线的比较结果表明,大多数相关系数均在0.95以上,相伴概率均小于0.001,说明根据所建本构方程计算得到的真应力-真应变曲线与试验曲线吻合良好,所建本构方程有意义且具有较高的精度,能够体现出该合金半固态触变过程变形行为,可以将其应用于过共晶Al-20Si-3Fe-1Mn-4Cu-1Mg合金半固态触变成形过程的数值模拟。     

试验研究半固态AZ61合金的本构关系

采用Gleeble1500热模拟试验机，对用应变诱发熔体激活法（SIMA）制备的AZ61半固态镁合金坯料进行了半固态单向压缩试验，分析它们的应力-应变关系，研究了主要热力参数（应变速率εz、应变εz、变形温度θ、液相率fL）与AZ61半固态镁合金应力之间数值关系，应用多元非线性回归方法建立半固态AZ61合金的本构关系，为AZ61半固态镁合金加工过程的数值模拟和热力参数的合理制订与控制提供了基础。     

考虑热传导和热辐射时6063铝合金在中等应变速率下热压缩温升的修正

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对6063铝合金进行了变形温度为400~520℃、应变速率为0.01~10s-1的热压缩试验,研究了热压缩过程的温升,在考虑了热传导和热辐射的作用后,探究了变形温度、应变速率和应变量等对绝热校正因子的影响,优化了材料变形的温升方程,对中等应变速率下热压缩的温升进行了修正。结果表明:绝热校正因子随着应变量的增大而降低,且变形温度越高,应变速率越大,则绝热校正因子就越大;热传导和热辐射对合金变形过程的温升具有显著的影响,修正后的温升与应变呈非线性关系,计算得到的温度变化曲线与实际所测得的基本一致,平均误差值小于3%。     

半固态Cu-Ni-Si合金压缩变形工艺的研究

采用Gleeblel 500热模拟机对半固态Cu-Ni-Si合金进行了压缩变形工艺的研究,分析了不同微量元素、不同变形速率对该合金变形性能的影响。研究表明：添加0．05％铈元素对该合金的变形改善作用较好,微量硼元素则对合金的变形有阻碍作用。该半固态合金压缩变形的较佳工艺参数为：添加0．05％铈元素,保温温度1048℃,保温时间15s,变形速率为2S^-1。     

压缩与半固态等温热处理对Mg-3Al-0.8Gd合金组织与性能的影响

对Mg-3Al-0.8Gd合金进行了压缩变形及半固态等温热处理,研究了压缩变形量(10%,15%,20%)、等温温度(530,540,550,560,570℃)及保温时间(3,5,10,15min)对该合金显微组织与硬度的影响,并对比了铸态和热处理态Mg-3Al-0.8Gd合金的拉伸和冲击性能。结果表明:不同条件压缩变形及等温热处理后,Mg-3Al-0.8Gd合金组织均由α-Mg基体和β-Mg_(17)Al_(12)相组成;随着等温温度、保温时间及压缩变形量的增加,合金中的α枝晶逐渐转变为等轴晶,晶粒细化,组织均匀性提高,同时显微硬度增大;压缩变形20%并经550℃保温15 min热处理后,Mg-3Al-0.8Gd合金的抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率和冲击吸收能量较其铸态合金的分别提高了11.3%,32.6%,3.8%和23.3%。     

B10铜镍合金的室温压缩变形加工硬化行为

在应变速率为0.01 s^-1下对B10铜镍合金进行室温压缩变形试验,最大变形量为50%,研究了其显微组织演变和加工硬化行为,利用修正的Ludwik模型描述了试验合金真应力-真应变曲线。结果表明：试验合金在压缩过程中发生加工硬化,其加工硬化率随真应变增加持续降低,但下降速率变缓;随着变形量增加,试验合金的晶粒拉长,晶粒内部出现变形带和高密度位错,孪晶数量增加,塑性变形机制由位错强化机制逐渐转化为位错强化和变形孪晶的综合强化机制;修正的Ludwik模型σ=Kε^{m+nln ε}可以准确描述试验合金的真应力-真应变曲线,相关系数为0.98。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形研究

采用Gleeble-3500热模拟机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金高温热压缩变形进行了研究试验,变形温度为350℃,变形速率为0.001~0.1s~(-1),获得了等温热压缩变形过程中的流变应力-应变关系曲线。对比分析了压缩变形后的组织和硬度,得到了该温度下不同应变速率对材料组织和硬度的影响规律。结果表明,该合金在350℃变形温度下,显微组织很相近;但是峰值应力和合金硬度均随着应变速率的增大而增大。     

AZ61镁合金在形变诱导法中的组织演变

研究了AZ61镁合金在应力诱发熔体激活法(SIMA)制备半固态坯料过程中预变形量、等温温度和保温时间对其组织的影响。试验样品经过0、22％、40％的预变形和不同等温热处理条件处理，结果表明，制备AZ61镁合金半固态非枝晶组织的理想工艺参数为形变量22％、等温温度595℃、保温时间40min。未预变形AZ61镁合金不宜进行半固态制坯。     

Fe加入NiAl金属间化合物中对塑性及热轧性能的影响

研究了Ｆｅ加入ＮｉＡｌ金属间化合物中对其塑性及热轧性能的影响。结果表明：ＮｉＡｌ合金中Ｆｅ含量增至１８．４ａｔ％，出现（β＋γ）双相组织，其室温塑性显著提高，压缩极限应变量可达３６．３％。首次发现具有（β＋γ）双相组织的１号合金在压缩变形过程中出现三阶段屈服现象。沿晶界分布的γ相的协调变形及β基体的动态再结晶使双相的１号合金获得良好的高温热轧性能，高温轧制总变形量可达８８．９％。     

SiCp/AZ91镁基复合材料及AZ91镁合金的高温变形行为

通过半固态搅拌铸造工艺制备出双尺寸Si Cp/AZ91复合材料,并研究了复合材料和AZ91合金的高温变形行为,发现变形温度和应变速率对两种材料的流变行为影响较大,且Si Cp可以有效地促进基体的动态再结晶行为。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线,有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型,将高温压缩实验的数据拟合,获得本构模型中的参数,结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时,随着温度的升高,摩擦因数总体上降低;而当应变速率较高时,随着温度的升高,摩擦因数先略有上升,然后急剧下降。当温度较低时,随着应变速率增大,摩擦因数显著增大,而在高温时,随着应变速率增大,摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析,认为黏着是摩擦的主导因素。     

半固态等温热处理对K4169合金组织和性能的影响

研究了等温热处理温度和保温时间等工艺参数对K4169高温合金半固态组织演变和力学性能的影响.结果表明,半固态等温热处理可以将K4169高温合金铸态组织中的枝晶转变为球形晶粒组织,在升温过程中晶界处部分7相发生溶解,随着温度的升高,γ+γ共晶相开始熔化,初生γ相在等温处理中逐渐演变为球状;等温温度越高,半固态重熔和初生γ相的演变过程越快,等温温度过高或保温时间过长,试样易发生变形且球形晶粒趋于长大;K4169高温合金半固态等温热处理时的最佳热处理工艺为加热温度1 310℃左右,保温时间为90～120 min,或加热温度1 320℃左右,保温时间为45～60 min;半固态等温热处理对合金压缩强度的影响与合金的组织形态有关,半固态K4169高温合金的硬度与铸态相比有所降低.     

用BP人工神经网络模型预测Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金的高温变形组织

采用高温热压缩试验了Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金在温度1 000～1 200℃、应变速率0.001～1.0 s~(-1)及应变量0%～70%内的热变形显微组织特征,分析了试验参数对变形组织的影响;在此基础上,建立了该合金高温变形过程组织演化的BP人工神经网络预报模型,并对其预测结果的准确性进行了测试。结果表明:试验过程中随着应变量的加大、温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶形成的等轴晶粒增多,残余层片团减少;所建立的预报模型能够较为精确地预测该合金在高温变形过程中的组织变化,对于动态再结晶体积分数的预测值和试验值之间的误差仅为2.82%,对于动态再结晶晶粒尺寸,误差值仅为0.22μm。     

Al-8.4Zn-2.2Mg-2.4Cu合金高温压缩变形的流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机上，采用高温等温压缩试验，研究了Al-8．4Zn-2．2Mg-2．4Cu铝合金在250～450℃温度范围及1．0～0．001s^-1应变速率范围内压缩变形的流变应力变化规律。结果表明，应变速率和变形温度的变化强烈地影响着合金的流变应力，流变应力随变形速率的提高而增大；随变形温度的提高而降低；其流变应力值可用Zener-Hollomon参数来描述。从流变应力、应变速率和温度的相关性，得出了该合金高温变形的四个特征常数。     

电子束精炼及层覆凝固Inconel 718合金的流变行为及本构方程

对电子束层覆凝固Inconel 718合金(EBLS 718合金)和电子束精炼Inconel 718合金(EBS 718合金)进行等温压缩试验，变形温度分别为1 010,1 050,1 100,1 140℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1,1 s^-1,对比研究了2种合金的热变形流变行为，基于Arrhenius本构方程建立了2种合金的本构方程。结果表明：2种合金在不同变形温度和应变速率下的流变行为相似；流变应力均随着应变速率的增加而增大，随着变形温度升高而降低；由于存在层覆界面，EBLS 718合金在热压缩变形过程中在更低温度下出现了屈服下降现象，变形激活能更低，动态软化效应更加明显；2种合金变形机制均主要为晶格自扩散引起的高温攀移机制。     

深冷处理及压缩变形对5A06铝合金组织和性能的影响

铝镁合金目前被广泛使用,对其进行提高性能的研究意义重大。对5A06铝合金先进行压缩变形然后进行深冷处理,研究不同变形量和深冷时间对其组织和性能的影响。研究表明：5A06铝合金进行深冷处理时,不论压缩变形与否,合金硬度均随深冷处理时间的延长而增大。深冷处理时间一定时,压缩变形量与合金硬度的改变没有线性关系。提高该合金硬度的较佳工艺是压缩变形16%+深冷处理72h。压缩变形条件相同,深冷处理时间对5A06铝合金组织有显著影响,随深冷处理时间的延长,组织中的Al₃Mg₂相数量明显增加。深冷处理时间和压缩变形量是影响合金组织和性能的关键因素,处理效果取决于二者对合金应力的影响程度。     

热变形参数对LC4铝合金流变应力的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上,以不同应变、应变速率和变形温度对LC4铝合金进行了高温压缩流变试验,得出了真实应力曲线,并采用神经网络的方法建立了该合金高温变形抗力与应变、应变速率和变形温度对应关系的预测模型。结果表明：变形温度和应变速率的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;神经网络能够比较精确地预测材料的流变应力。     

AZ61镁合金的热压缩变形行为及组织演变

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对AZ61镁合金在变形温度为250~400℃、应变速率为0.001~10s-1的条件下进行热压缩模拟试验,研究了合金的热压缩变形行为和组织演变。结果表明:AZ61合金在热压缩变形过程中的流变行为可用Arrhenius关系曲线来表示,合金的应力指数为5.096,热变形激活能为147.262kJ·mol-1;在相同的变形温度下,合金的再结晶程度随应变速率的增加而增大;在低应变速率(0.001~1s-1)下变形时,再结晶主要发生在初始晶界上,在高应变速率(10s-1)下变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生;在相同的应变速率下,再结晶程度和再结晶晶粒尺寸均随变形温度的升高而增大。