F45MnVS钢热变形本构方程

为了建立可以满足计算精度的F45MnVS钢高温塑性变形本构关系模型,利用Gleeble-3500试验机完成了热模拟等温压缩试验,获得了变形温度为800～1 000℃、应变速率为0.01～10s-1、变形量为0～70%时的金属流变行为。结果表明,应力随应变的变化具有明显动态再结晶特征,应力随变形温度的降低、应变速率的增加而增大;基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,建立了峰值应力本构模型;基于应力-位错关系和动态再结晶动力学,建立了加工硬化-动态回复和动态再结晶两个阶段的机理型本构模型,用于描述不同变形温度和应变速率时应力与应变之间的关系;采用所建模型完成了不同变形条件的应力应变预测,与试验结果的对比分析表明,相关系数为0.997,吻合度高。     

新型近β钛合金Ti-7333高温变形行为研究

对新型近β钛合金Ti-7333进行等温压缩试验,并对合金的流变行为进行研究.研究结果表明:Ti-7333的流变应力对变形参数的变化十分敏感,随着温度的升高和应变速率的下降,流变应力显著减小;合金的变形以动态回复为主,动态再结晶为辅.基于Mecking和Bergstrom提出的合金热变形过程中的位错密度演变模型建立了Ti-7333合金的本构模型,准确地描述了合金热变形过程中的流变应力,并且模型中参数数量较少,便于应用.     

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。     

γ-TiAl合金高温压缩变形条件下的本构模型

采用Gleebl于1500热模拟试验机研究γ-TiAl合金在1000～1 100℃、应变速率在0.01～1s-1的热变形特性,分析了流动应力与热力参数的关系,并建立了γ-TiAl合金在热态变形过程中峰值应力和本构方程模型.结果表明,在试验条件范围内,只有当应变速率为0.01 s-1时,才会发生完全动态再结晶;并且,温度...     

变形温度对TC11合金低应变速率下的变形行为及组织的影响

采用THERMECMASTOR-Z热模拟试验机研究了TC11钛合金在变形温度780～1080℃,应变速率0.001～1 s-1范围的热变形行为,并采用金相显微镜研究了变形温度对TC11钛合金组织的影响,主要研究结果如下:变形温度对TC11钛合金的流动应力有显著影响,在较高温度或较低应变速率时,变形呈稳态流动特征;在较低温度或较高应变速率时,变形呈流变软化特征.在β单相区,当应变速率为1 s-1时,组织主要为拉长的β晶粒和少量的动态再结晶晶粒;当应变速率为O.01～0.1 s-1时,变形机制主要为动态再结晶;当应变速率在0.001 s-1附近时,变形机制为动态回复.在(α+β)两相区,变形温度870～960℃,应变速率0.001 s-1附近时,变形机制为超塑性.     

基于摩擦修正的TB6合金流变应力行为研究及本构模型建立

TB6合金是一种高强高韧近β钛合金。采用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态TB6钛合金进行了等温热压缩变形试验,变形温度范围为700~900℃,应变速率范围为0.001~1.000 s-1,研究了铸态TB6合金热变形流变应力行为,分析了热压缩后的金相显微组织,基于摩擦修正后的流变应力曲线采用双曲正弦形式的修正Arrhenius关系对TB6钛合金的本构模型进行回归。结果表明:铸态TB6合金的热变形行为对变形温度和应变速率较为敏感,随着变形温度的降低和应变速率的增加流变应力显著增大;其热变形机制以动态回复和动态再结晶为主;得到铸态TB6钛合金热变形本构方程,比较回归模型计算的应力值与实测值其平均相对误差仅为1.48%,因此采用Z参数的双曲正弦函数形式能够较为精确地预测铸态TB6合金高温变形时的流变应力。以上研究为TB6钛合金塑性加工过程的模拟和控制提供了理论基础。     

TC4-DT钛合金热变形机制及加工图

用Gleeble-1500型热模拟机研究TC4-DT钛合金在850~1 100℃、应变速率0.001~10 s-1、变形量70%条件下的高温压缩热变形行为,分析了该合金的流变应力行为以及显微组织演变规律,建立了该合金的本构关系模型以及热加工图。研究结果表明,TC4-DT钛合金在两相区和β相区的热变形激活能分别为544.03 k J·mol-1和264.32 k J·mol-1,分别大于纯α相和纯β相的自扩散激活能,表明TC4-DT钛合金热变形由高温扩散以外的过程控制。在两相区热变形时,原始组织发生了不同程度的球化,且变形温度越低球化效果越好。在β相区热变形时,低应变速率下(0.001~0.1 s-1)主要发生动态再结晶,而高应变速率(1~10 s-1)下主要发生动态回复,动态再结晶行为受到抑制。TC4-DT钛合金的失稳区主要分布在低温高应变速率区域,变形温度主要在850~940℃,应变速率主要在0.1~10 s-1,功率耗散率η值小于28%。     

Fe16Mn0.6C TWIP钢流变应力和临界动态再结晶行为

 利用Thermecmastor-Z热模拟实验机,得到了Fe16Mn0.6C TWIP钢在变形温度850~1150℃,应变速率0.03~30s-1条件下热压缩变形的真应力应变曲线。进而研究了变形温度、应变速率对Fe16Mn0.6C流变应力和临界动态再结晶行为的影响规律。结果表明,850~1150℃范围内Fe16Mn0.6C热变形的峰值应力随温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高;且在应变速率为0.03 s-1和30 s-1出现明显的应力峰值,材料发生了动态再结晶。最后采用线性回归方法计算出Fe16Mn0.6C的高温变形流变应力本构方程,得出热变形激活能为469kJ/mol;并通过应变硬化速率与流变应力曲线求出了该钢种动态再结晶临界条件与Z参数之间的关系。     

氢化钛粉末冶金制备的近α型Ti-1100合金的高温压缩性能

以氢化钛粉为原料,采用粉末冶金法-热等静压法制备高温钛合金Ti-1100,并进行了等温压缩试验,通过压缩样品应力应变曲线进行压缩变形行为分析,再结合Arrhenius双曲正弦本构模型建立热压缩本构方程.通过应力应变曲线分析,发现应变速率在0.01 s-1时,所有样品在加工硬化后均表现出稳态流变行为;而应变速率为1 s-...     

TC18合金热压缩变形行为研究

本文利用热压缩法研究了TC18合金的热变形行为,并计算了合金在α+β两相区和β单相区变形激活能,得到了相应的流变应力本构方程。研究结果表明,TC18钛合金在α+β双相区变形时,在较低温度和较高应变速率条件下流变曲线呈现典型的单一峰值的再结晶,并且随变形温度的提高,出现多峰值的再结晶的特征;TC18钛合金在β单相区变形时,流变曲线出现了较长的平缓阶段,而后在较大应变时出现了标志再结晶的峰值应力;经计算得到TC18钛合金β单相区的变形激活能为260.84kJ/mol,α+β双相区的应变激活能336.356kJ/mol。经过拟合得到了TC18钛合金在α+β双相区和β单相区变形的流变应力本构方程。     

线性回归法建立Ti6Al4V合金超塑变形本构关系

材料的本构关系是描述材料变形的基本信息,是联系材料塑性变形过程中流动应力和变形工艺参数的桥梁.本文通过在Gleeble1500热模拟试验机上,在温度860～950 ℃、应变速率0.0005～0.05 s-1范围内对Ti6Al4V(w[Al]=6%,w[V]=4%)合金进行超塑性等温压缩变形试验,分析了压缩变形过程中的变形行为.结果表明,Ti6Al4V合金在超塑性压缩变形中,随着温度的升高或应变速率的降低,材料的流变应力显著降低,动态再结晶是其主要的软化机制.在实验数据的基础上采用多元线性回归方法建立了反映流动应力与各影响因素间关系的本构方程.     

45钢低温区热变形行为研究

 利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形条件对45钢低温区热变形行为的影响。试验结果表明：峰值应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;当应变速率[ε]≥0.01s-1、变形温度 [t]＜500 ℃时,发生动态回复;当应变速率[ε]≤1s-1、变形温度[t]≥500 ℃时,发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上,建立了45钢低温区加工硬化-动态回复、动态再结晶2阶段流变应力模型;根据试验结果计算拟合了模型中各参数。采用建立的流变应力模型成功预测了动态回复、动态再结晶型应力-应变曲线。利用上述模型对45钢中厚板轧后低温工业热矫直的矫直力进行了预测,其结果与实测值吻合良好。     

Inconel690合金高温高速热变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用热压缩实验研究了不同变形条件下Inconel 690合金的高温变形行为与组织演变特点.实验中采用的变形温度为1000～1200℃,变形量为70％,变形速率为1.0 ～80.0 s-1.根据实验结果获得了该合金的应力-应变关系,并对峰值应力进行了线性回归,由此得到了该合金的高温材料常数,激活能Q =417.6 kJ.mo1-1,α =0.003196 MPa-1,n=7.51,并最终得到了Incone1690合金的高温变形本构方程.通过金相显微镜研究了合金动态再结晶规律与温度和应变速率的关系,结果表明:变形温度对Inconel 690合金组织的影响很大,随温度的升高,动态再结晶百分数逐渐增加,且伴随着晶粒的长大;而提高应变速率,变形的时间缩短,位错密度迅速增大,动态再结晶的驱动力增加,也可以使再结晶后的晶粒细化;当温度为1150℃左右,应变速率50～80 s-1时,能够得到均匀细晶组织.     

ATI 718Plus镍基高温合金机制型本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行等温压缩实验,研究了ATI 718Plus镍基高温合金在变形温度980～1140℃,应变速率0.001～1.000 s~(-1)条件下的高温流变行为。结果表明:ATI 718Plus高温合金的流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高显著降低,其热变形激活能为517.5 kJ·mol~(-1)。同时,该合金的应力应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对动态再结晶体积分数均具有显著影响。此外,以η-Ni_3Al_(0.5)Nb_(0.5)相溶解温度为临界条件构建了718Plus高温合金3个变形阶段的本构模型:以弹性模量为内变量建立了弹性变形阶段的本构模型,基于位错密度演化构建了加工硬化-动态回复阶段本构模型,以再结晶动力学为基础建立了动态再结晶阶段本构模型。建立的本构模型精度较高,相关系数R=0.998,平均相对误差AARE=2.26%,能够较为精确地表征合金的高温变形行为。     

BT25钛合金高温变形行为

对BT25钛合金在温度为950~1 100 ℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,分析了热力学参数对流变应力和微观组织的影响,并以Arrhenius方程为基础,构建了本构方程,最后进行了验证.结果表明:BT25合金在相同温度和应变速率下变形,变形量越大,动态再结晶越充分并细化了晶粒.相同变形量,变形温度越低,应变速率越高,动态再结晶晶粒尺寸越细小;流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的升高而减小;BT25合金在α+β两相区（950~1 010 ℃）Q=763.51 kJ/mol,β相区（1 040~1 100 ℃）Q=231.36 kJ/mol.      

稀土Ce对T91钢高温塑性变形和动态再结晶的影响

为了研究含0. 016%稀土Ce的T91钢的高温变形行为,采用Gleeble-1500D热模拟机进行热圧缩测试,测定该材料在变形温度T为1 100～1 250℃和应变速率为0. 5～5. 0 s-1时变形的应力-应变曲线,采用ZenerHollomon参数法构建高温塑性变形的本构方程,然后计算材料的能量耗散图,并且对高温变形组织在光学显微镜下进行研究。结果表明:添加稀土Ce的T91钢的应力-应变曲线没有出现双峰特性,存在动态再结晶现象;通过流变应力模型计算的热变形激活能为559. 46 k J·mol-1,说明稀土Ce的添加增加了T91钢的热变形激活能;结合能量耗损图和微观组织可知,稀土Ce推迟了T91钢的动态再结晶过程,在高温和小应变速率下,动态再结晶容易发生。     

55SiMnMo贝氏体钢高温流变应力本构方程

 采用Gleeble-3500热模拟试验机对55SiMnMo贝氏体钢进行了热压缩试验,得到了其在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的高温流变应力行为。试验结果表明,峰值应力随变形温度的降低和应变率的提高而增大;当应变速率为0.01和0.1s-1,变形温度t ≥1000℃时,发生动态再结晶。基于试验结果,充分考虑了热变形工艺参数（应变、应变速率和变形温度）对流变应力的影响,建立了一种考虑应变速率补偿的高温流变应力本构方程。通过对该本构方程预测得到的流变应力值和试验值对比,验证了模型的准确性。     

TC17钛合金的热压缩变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟机上对TC17钛合金进行热压缩实验,研究TC17钛合金棒材在变形温度为810℃～930℃、应变速率为10-2s-1～101s-1以及变形程度为20%～60%条件下的流变行为;利用金相显微镜分析TC17钛合金棒材在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当应变速率与变形温度固定时,不同变形量对于TC17钛合金的流动应力曲线影响较小;当变形量与变形速率固定时,变形温度越高时,流变应力值越低,应力-应变曲线越稳定;当变形温度与变形量固定时,峰值应力随应变速率的减小而降低。变形中的软化机制主要以动态回复和动态再结晶为主。     

07MnNiMoDR板轧制热变形本构方程

利用Gleeble-3500热模拟实验机完成了07MnNiMoDR钢热等温平面应变压缩实验,获得了温度900～1 100℃、应变速率0.01～1 s^-1、变形率45%等条件的高温流变行为,其中温度和应变速率对流变应力的影响明显。基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,确定了峰值应力本构模型;通过分析应力应变与位错的关系,获得了硬化率及Z参数等与应力之间的内在关联性,建立了加工硬化-动态回复过程的流变应力模型;基于动态再结晶理论,采用Avrami模型计算了动态再结晶体积分数,获得Z参数计算方法,建立了动态再结晶过程的流变应力模型。利用所建立的本构模型完成了预测及对比分析,相关系数r为0.99,所建立的本构关系模型精度很高。     

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\