GH4169合金高温塑性变形的热加工图

以热模拟压缩试验的应力-应变数据为基础,根据DMM模型(dynamic materials model,动态材料模型)建立固溶态粗晶GH4169合金的热加工图;结合光学显微镜(OM)及电子背散射衍射(EBSD)分析,确定合金压缩变形的稳定区和失稳区,研究不同变形条件下的微观变形机制,并提出工艺参数范围.结果表明,粗晶GH4169合金在应变速率为10-0.25～1 s-1、变形温度为950～1100℃的条件下发生热加工流变失稳,失稳原因主要与局部塑性流动引发的裂纹有关;粗晶GH4169合金在中、低应变速率区有3个典型的动态再结晶区域,在应变速率为l0-3s-1、变形温度为950℃时局部能量耗散效率(η)的极大值主要与晶界析出δ相对动态再结晶的促进作用以及局部的晶内形核有关;综合考虑能量耗散效率、伸长率和组织状态,建议粗晶GH4169合金的始锻和终锻分别在应变速率为10-2.7～ 10-1.5s-1、变形温度为1087.5～1100℃和应变速率为10-2.5～10-1.5s-1、变形温度为1000～1065 ℃的条件下进行.     

GH690合金热变形流变行为的研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩实验,研究了GH690合金在变形温度为950～1250℃、应变速率为0.001～10s<'-1>条件下的热变形行为,采用金相显微镜对GH690合金热模拟试样的纵截面变形组织进行观察.结果表明:应变速率和变形温度对合金的流变应力与变形组织有显著影响.流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感的材料;动态再结晶晶粒尺寸随应变速率的增加而减小,随变形温度的增大而增大.采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数能较好地描述GH690合金高温变形时的流变行为,得到峰值应力表达式,GH690合金的热变形激活能Q为370.4 kJ·mol<'-1>.     

GH4169合金高温变形显微组织演变及热加工图

在Gleeble-3500D热模拟机上采用单道次等温压缩试验,系统研究了 GH4169合金在变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.01～10s-1、变形量为10％～70％条件下的动态再结晶行为,确定了合金在不同变形条件下的完全再结晶条件,绘制了再结晶图,给出了该合金变形的热加工图.研究结果表明:GH4169合金...     

GH3230高温合金热变形行为及本构模型研究

采用高温拉伸试验研究了GH3230合金在温度1144~1273 K、应变速率1×10-3~1×10-1s-1条件下的热变形行为。计算了变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建合金的高温变形的本构关系。结果表明:温度和应变速率对GH3230合金的高温力学性能有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高。GH3230合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,热变形材料常数为:A=5.179×1016s-1,a=0.0088,n=3.9893,并计算出合金的平均变形激活能Q=455.203 k J·mol-1,且变形激活能更容易受到应变速率的影响。扫描电镜(SEM)断口分析表明GH3230合金在高温下(1144~1273 K)应变率范围为1×10-3~1×10-1s-1时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

Monel K-500合金高温流变特性及其本构方程

采用Gleeble 3800热模拟实验机研究了Monel K-500合金在变形温度为850~1 100℃,应变速率为0.01~10s-1时的高温流变行为,测定了合金在不同条件下的流变应力曲线。结果表明,最大压缩变形量对合金的流变行为影响不大;变形温度相同时,合金在应变速率为0.1s-1时取得最大峰值应变;根据Arrhenius模型得到了合金的热变形本构方程。     

粉末氧含量对热等静压FGH4169合金力学性能与组织的影响

以氧含量分别为60×10~(-6),145×10~(-6)和216×10~(-6)的GH4169预合金粉末为原料,采用粉末热等静压法制备成块体合金,然后进行热处理,研究粉末氧含量对FGH4169合金的室温和高温力学性能及组织的影响。结果表明,随原始粉末氧含量从60×10~(-6)增加到216×10~(-6),Al和Ti元素在粉末表面富集,并生成斑点状氧化物;粉末氧含量对FGH4169合金的致密度无明显影响,但可改变合金中碳化物的分布和形态。高氧含量的FGH4169合金中易形成原始颗粒边界(prior particle boundary,PPB),PPB中含有碳化物和氧化物。FGH4169合金在室温和高温下的塑性均随氧含量增加而降低,粉末氧含量为60×10~(-6)和145×10~(-6)时,FGH4169合金在室温和650℃下的强度和塑性都能达到变形GH4169合金的标准值。     

GH4169高温合金超塑成形及其机理的研究

对细晶GH4169合金的超塑性性能、超塑成形应用及超塑变形机理进行了研究.结果表明GH4169合金在温度为950℃、初始应变速率为1.6×100-4s-1～2.0×10 3s1的条件范围内,伸长率都高于275%,最高伸长率可达513%,表现出好的超塑性性能;利用超塑成形工艺制备出了飞行器用GH4169合金燃气集合器,并通过了30MPa液压压力、保压10min的打压试验;晶界滑移是GH4169合金超塑变形的主要变形机制,位错的滑移只起到一定的协调作用.     

耐热合金热压缩修正后本构方程及热加工图

通过热模拟压缩实验研究了耐热合金CN617在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的热变形行为,修正了实验中由于摩擦和变形热效应引起的流变应力误差,并采用修正后的流变应力值,通过回归分析建立了CN617合金的热变形本构方程并绘制了热加工图。计算得出锻态耐热合金CN617热变形的热激活能平均为550kJ/mol。利用热加工图确定了CN617合金热变形时流变失稳区,分析得到了CN617合金流变失稳的原因是极少动态再结晶发生以及局部绝热变形带的形成。     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 k J·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

Cu-Cr-Zr合金的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟实验机对Cu-Cr-Zr合金进行了压缩变形实验,分析了在变形温度为25~700℃、应变速率为0.0001~0.1000s-1的条件下流变应力的变化规律,利用扫描电镜及透射电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-Cr-Zr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增加而升高,说明该合金属于正应变速率敏感材料;当变形温度为400~500℃时,低应变速率(0.0001~0.0010 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01~0.10 s-1)的真应力-真应变曲线呈现动态回复特征;在真应力-真应变曲线的基础上,采用双曲正弦模型能较好地描述Cu-Cr-Zr合金高温变形时的流变行为,建立了完整描述合金热变形过程中流变应力与应变速率和变形温度关系的本构方程,确定了合金的变形激活能为311.43 kJ·mol-1。     

Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金热压缩变形流变应力行为与微观组织演变的研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金进行了等温恒应变速率压缩试验,研究了在变形温度为950~1 100℃,应变速率为0.001~1 s-1,最大变形程度为50%的条件下合金的热压缩变形流变应力行为与微观组织演变。结果表明:Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的流变应力对变形温度和应变速率均较为敏感,其流变应力曲线具有应力峰值、流变软化和稳态流变的特征。在变形温度为950℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,Ti-25Al-14Nb-2Mo-1Fe合金的热变形特性为片层组织球化,其热变形机制可用晶界分离球化模型进行解释说明;在变形温度为1 000~1 100℃,应变速率为1 s-1的条件下,材料只发生了动态回复现象;在变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.001~0.1 s-1的条件下,材料发生了动态再结晶现象。     

GH4169合金动态再结晶的有限元模拟与实验研究

以热模拟实验为基础,建立固溶态GH4169合金的动态再结晶模型,应用DEFORM-3D有限元软件模拟圆柱状试样在不同压缩变形条件下的动态再结晶体积分数分布;结合金相定量分析、电子背散射衍射(Electron backsatter diffraction(EBSD))分析及有限元模拟结果,对比研究变形参数对圆柱状GH4169合金心部微观组织的影响。研究结果表明:升高变形温度及降低应变速率,均可促进圆柱状GH4169合金热模拟压缩试样变形的均匀性;应变速率的降低可加速GH4169合金中小角度晶界向大角度晶界的转变过程;GH4169合金的动态再结晶形核机制为以原始晶界为主的非连续动态再结晶,在试验变形条件下,孪晶界的演化对动态再结晶过程起重要作用;同时,分析实验结果与模拟结果之间的差异及其原因。     

Ni60Ti40形状记忆合金的热变形行为

为获得Ni₆₀Ti₄₀形状记忆合金热变形的最佳工艺参数,利用等温恒速率热压缩试验研究了在温度为800~1 000 ℃、应变速率为0.005~5.000 s-1条件下Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形行为,通过探究不同变形温度和应变速率对Ni₆₀Ti₄₀合金流变行为的影响创建本构关系,并以动态材料模型为基础构建热加工图。结果表明,Ni₆₀Ti₄₀合金的流变应力随变形温度的升高而减小、随应变速率的升高而增大。温度为900~1 000 ℃、应变速率为0.005~0.500 s-1时,流变应力较快达到稳态,且所需的变形量较少。采用Arrhenius双曲正弦模型构建的Ni₆₀Ti₄₀合金热变形的流变应力本构关系模型可基本准确地预测实际流变应力随工艺参数的变化趋势,计算得到Ni₆₀Ti₄₀合金的平均热变形激活能为213 kJ/mol。Ni₆₀Ti₄₀合金的热变形有3个稳定变形区和1个失稳区,适宜变形的区域为800~870 ℃/0.005~0.080 s-1、870~950 ℃/0.080~0.500 s-1和950~1 000 ℃/0.050~5.000 s-1;不适合进行热加工的区域为800~850 ℃/0.220~5.000 s-1。     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,在变形温度650~850℃、应变速率0.001~10 s~(-1)和总压缩应变量50%的条件下,对Cu-Cr-Zr合金的流变应力行为进行研究.通过应力-应变曲线和显微组织图分析了合金在不同应变速率、不同应变温度下的变化规律.结果表明:应变速率和变形温度对合金再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶;应变速率越小,合金也同样容易发生动态再结晶,并且对应的峰值应力也越小.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.研究分析Cu-Cr-Zr合金的热加工性能,可为生产实践提供理论指导与借鉴.     

一种新型第四代粉末高温合金热变形行为及其本构方程北大核心

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了热等静压态新型第四代粉末高温合金的热变形行为,变形温度1060~1140℃,应变速率0.001~1 s-1,真应变量0.69。结果表明,热等静压态合金热模拟压缩实验的高温流变曲线呈动态再结晶特征。基于双曲正弦函数型Arrhenius方程和实验数据,采用峰值应力以及应变修正两种方式构建了合金的高温流变本构方程。后者由于包含了应变量的影响,预测的合金热变形流变应力值与实际测试结果比较吻合,平均相对误差绝对值为7.87538%,能更好的反映合金在热变形过程中的流变行为,为合金热加工工艺的设计优化提供参考依据。     

V-5Cr-5Ti合金的热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对V-5Cr-5Ti合金进行了热模拟压缩试验。研究了V-5Cr-5Ti合金在变形温度为1373~1493 K、应变速率为0.1~30.0 s-1工艺条件下的流变行为,建立了合金高温变形的流变应力模型和加工图,并观察了合金变形后的金相组织。研究结果表明:流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。以热模拟压缩试验为基础,通过对真应力-应变曲线的分析与计算得到了V-5Cr-5Ti合金的热变形激活能Q值为468.25 k J·mol-1,建立了V-5Cr-5Ti合金高温变形的流变应力模型。同时,建立了描述V-5Cr-5Ti合金热加工性能的热加工图,其由3部分组成,即Ⅰ变形安全区,Ⅱ变形安全区以及流变失稳区,其中流变失稳区呈对角线连续分布。在绘制、分析V-5Cr-5Ti合金的热加工图的基础上,结合组织分析得出,V-5Cr-5Ti合金最适合在Ⅱ变形安全区内采用液压机进行变形加工。     

700℃超超临界锅炉材料GH4700合金热压缩行为

利用变形温度为1120~1210℃、应变速率为0.1~20 s-1以及变形量为15%~60%的等温热压缩实验研究了GH4700合金的热变形行为.通过对低温和高应变速率条件下的形变热效应进行修正,得到准确的流变曲线,推导出描述峰值应力与温度和应变速率等变形参数的本构方程,并得到GH4700合金热变形表观激活能为322 kJ.组织分析表明,动态再结晶是热变形过程中最主要的软化方式,再结晶形核方式为应变诱发晶界迁移,变形温度升高和应变速率增大均有利于再结晶形核.再结晶发展阶段,随着变形量的增大和变形温度的升高,动态再结晶比例增加,在应变速率-温度坐标中,再结晶比例等值线呈反"C"形式.采用分段函数描述了不同应变速率下GH4700合金动态再结晶晶粒尺寸与变形参数的关系.      

ODS-310合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究机械合金化制备的ODS-310合金在变形温度为1 050~1 150℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的高温变形行为,测定其真应力-应变曲线,分析其流变应力与应变速率及变形温度三者之间的关系,并采用Zener-Hollomon参数法建立ODS-310合金的高温变形本构方程,基于动态材料模型,构造ODS-310合金的热加工图。结果表明:ODS-310合金的流变应力随变形温度降低或应变速率提高而增大;该合金热变形过程中的流变行为可用双曲线正弦模型来描述,在实验条件下的平均变形激活能为828.384 kJ/mol;真应变为0.4的热加工图表明,ODS-310合金在高温变形时存在2个加工失稳区,即变形温度为1 050~1 070℃、变形速率为0.01~1s-1的区域,和变形温度为1 130~1 150℃、变形速率为0.1~1 s-1的区域;ODS-310合金的最佳变形温度和应变速率分别为1 150℃和0.001 s-1。     

高铌高磷GH4169 C和GH4169合金的组织稳定性

为研究高铌高磷GH4169C高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性,通过场发射扫描电镜和数显布氏硬度计对GH4169和GH4169C两合金分别经600、650、704及720℃时效30~10000 h的显微组织和硬度变化进行对比分析。结果表明:在服役温度（650℃）范围内长期时效,GH4169合金和GH4169C合金均表现优异的稳定性;在服役温度以上长期时效,GH4169合金和GH4169C合金稳定性较差,短时间内,合金组织就出现失稳。对比而言,704℃时GH4169C合金组织稳定性较GH4169合金高,而720℃时GH4169C合金组织稳定性劣于GH4169合金。分析认为,GH4169C合金由于提高Nb含量和P含量使的γ＇相稳定性增加,得以在服役温度以上（704℃）表现比GH4169合金更为优异的组织稳定性,但Nb含量的提高也引起啄相含量的增加,导致组织稳定性下降。在超高温（720℃）下,GH4169C合金稳定性劣于GH4169合金。由此推知,相比GH4169合金,改型GH4169C合金在使用温度上有所提高,但提高有限,在超高温下,其稳定性反而降低。      

高温压缩对GH4169合金微观组织的影响

系统研究了GH4169合金在900～1 150℃、变形量为50%、变形速率为10 s~(-1)的压缩条件下的微观组织演变。结果表明,在设定的温度范围内,GH4169合金的微观组织逐渐由变形态向不完全再结晶态以及完全再结晶态发生转变。合金中的析出相主要有微米级别的块状碳化物和亚微米级别的颗粒状δ相。少量细小析出相的存在对合金的组织细化有着很好的促进作用,在相对较小的变形量下,合金的晶粒尺度同变形前相比显著减小。