Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的压缩变形力学行为及机制

对Al2O3sf·SiCp/Al复合材料进行高温及半固态区间压缩变形,观察其微观组织和组成,研究了在高温及半固态温度下的压缩变形力学行为和变形机制.Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的流动应力随着压缩温度的提高而下降,随着增强体的体积分数、基体材料强度和应变速率的提高而上升.高温压缩使材料屈服后,由于动态回复抵消了材料的加工硬化,其流动应力值基本上保持不变.在半固态温度区间压缩而液相体积分数较低时,其流动应力的变化规律与高温压缩时相似;液相体积分数较高时,流动应力在材料屈服以后,液相的流出使流动应力下降;液相被挤出到侧表面后,流动应力呈上升趋势.复合材料在半固态区间压缩时具有应变速率敏感性.     

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.     

高体分SiCp /Al复合材料热变形行为及组织的研究

在应变速率为0.0005～0.01 s-1、变形温度为700～900 ℃条件下,对高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料进行了高温压缩实验,研究了复合材料高温压缩流变应力,观察了复合材料压缩后的组织形貌.结果表明:SiCp/Al复合材料在热压缩变形中发生了伪塑性变形,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而降低;通过线性回归分析计算了复合材料的应变指数n以及变形激活能Q,获得了材料高温条件下的流变应力本构方程;高温压缩后的复合材料,颗粒尺寸、圆整度及分布均匀性明显提高.     

7075Al/SiCp复合材料的热压缩变形流变应力和组织行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上对喷射沉积7075Al/SiCp复合材料进行高温压缩变形实验,实验条件为:变形温度300～450℃,应变速率0.001～1s-1.结果表明:7075Al/SiCp复合材料的流变应力大小受到变形温度和应变速率的强烈影响,流变应力随应变的增加而逐渐增加,出现一峰值后逐渐下降;流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低.可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述7075Al/SiCp复合材料高温压缩变形流变应力.随着变形温度的升高和应变速率的降低,7075Al/SiCp复合材料热变形过程中SiCp的分布逐渐均匀化,有利其热加工性能的改善.     

温度和应变速率半固态Alsi7Mg合金变形性的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了温度和应变速率对半固态AlSi7Mg合金变形性的影响.从中得知,半固态合金的压缩流动应力不仅是变形温度的函数,而且是应变速率的函数,变形温度和应变速率决定了半固态压缩变形的特征.     

基于修正的Arrhennius方程钛合金高温本构方程研究

为了更准确地描述钛合金的高温变形行为,对Arrhennius方程进行修正得到钛合金高温本构方程.通过对一种新型钛合金在热模拟试验机上进行恒应变速率等温压缩实验,研究其在700~1 000℃、应变速率0.01~10 s-1条件下的热变形行为,分析了材料的真实应力-真实应变曲线.采用最小二乘拟合的数据回归处理,得到该钛合金在α+β双相区和β单相区的热变形激活能,并通过引入温度变量,获得了Arrhennius方程参数A随温度变化的函数关系,建立了该材料的高温流变应力本构方程.实验结果表明,随着变形增加,流变应力开始急剧增加,随后出现软化并趋于稳态,同时峰值应力对于温度和应变速率具有很强的敏感性.通过在Arrhenius方程中引入温度变量,有利于提高本构方程的准确性.     

高硅镍铜合金NCu30-4-2-1挤压棒材的研制

对高硅镍铜合金NCu30-4-2-1进行了短时高温拉伸实验,研究了材料的强度和塑性随温度的变化规律.采用Gleeble-1500热模拟实验机对该合金铸态材料在不同变形温度和应变速率下进行了热压缩变形实验,研究了流变应力受温度和应变速率影响的变化规律,以及高温变形组织随温度和应变速率变化的规律.结合实际挤压实验,确定了合理的挤压温度和挤压速率范围.该合金的力学性能和挤压成材率得到了大幅度提高.     

半固态AZ91D镁合金的压缩变形和显微组织

利用平行板触变压缩仪研究了电磁搅拌的半固态AZ91D合金试样的压缩变形和组织.结果表明:随着半固态压缩变形温度的升高,AZ91D镁合金试样变形的速度加快,即变形应变速度增大,但压缩应力不断下降;在某一载荷下,AZ91D镁合金试样压缩变形应力和应变呈明显的线性关系,与压缩温度的高低无关.随着半固态压缩载荷的提高,AZ91D镁合金试样变形的速度增加,应变速度增大,应力下降速度加快;在不同的压缩载荷下,AZ91D镁合金试样的压缩变形应力和应变都呈明显的线性关系.在实验中的各种半固态压缩变形条件下,初生α-Mg在压缩后AZ91D镁合金试样组织中的分布很均匀,几乎不存在组织偏析.当初生固相的形态呈球状结构,在相同的变形条件下,不同种类合金的半固态压缩变形规律非常相似.     

半固态铜合金单向压缩变形本构模型研究

利用Gleeble-1500D热/力模拟试验机对半固态ZCuSn10铜合金坯料进行了单向压缩实验,研究了变形温度、应变速率对其真应力-应变曲线的影响规律,通过对真应力-应变曲线的回归分析,获得了半固态ZCuSn10铜合金的本构关系模型。结果表明,在其他变形条件相同的情况下,随着应变速率的增加,流变应力增加。随着变形温度的升高,流变应力降低。变形温度和应变速率相同时,随着应变量的增加,流变应力先快速增加,然后缓慢降低。半固态ZCuSn10铜合金流动本构模型可以用包含流变应力、应变速率、应变量、温度和液相率等参数的分阶段方程来描述。     

Ti-5Mo-5V-1Cr-3Al合金的热压缩变形行为研究EI北大核心CSCD

采用恒应变速率热压缩模拟实验,对Ti-5Mo-5V-1Cr-3A1（简称1Cr）钛合金在应变速率0.001～1s-1、变形温度700～900℃条件下进行研究.结果表明：该材料的流变应力对温度与应变速率敏感：当变形温度为700～800℃时,真应力-真应变曲线呈现动态再结晶单曲线特征;当变形温度为800～900℃时,低应变速率（0.001s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶多应力峰值曲线特征,高应变速率（0.01～1s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态回复曲线特征.1Cr合金在等温压缩变形时的流变行为可用包含Zener-Holomon参数的Arrhenius本构方程描述,变形激活能为456kJ/mol.金相结果显示,材料在热压缩过程中的动态行为除了与变形速率、变形温度等加工参数相关外,也与相应温度、变形速率下材料的组织及相结构有关.合金在低应变速率0.001s 1下热压缩变形时,在接近相变点或以上（800～900℃）温度范围内仍呈现动态再结晶行为,这与材料在此阶段发生的应变诱发马氏体转变密切相关,马氏体相的析出促使材料在热变形时趋向于发生动态再结晶行为.     

Al2O3/Al复合材料伪半固态下流变行为的研究

采用等温压缩实验,对Al2O3/Al复合材料在伪半固态下流变行为进行了研究.结果表明,Al2O3/Al复合材料在伪半固态下压缩时的流动应力随实验温度的提高而显著下降;并分析了复合材料伪半固态温度下的流变行为以及其影响因素.     

Hot tensile deformation behaviors and constitutive model of an Al–Zn–Mg–Cu alloy

The hot tensile deformation behaviors of an Al–Zn–Mg–Cu alloy are studied by uniaxial tensile tests under the deformation temperature of 340–460 °C and strain rate of 0.01–0.001 s⁻¹. The effects of deformation temperature and strain rate on the hot tensile deformation behaviors and fracture characteristics are discussed in detail. The Arrhenius-type constitutive model is developed to predict the peak stress under the tested deformation condition. The results show that: (1) The true stress–true strain curves under all the tested deformation conditions are composed of four distinct stages, i.e., elastic stage, uniform deformation stage, diffusion necking stage and localized necking stage. The flow stress decreases with the increase of deformation temperature or the decrease of strain rate. (2) The elongation to fracture increases with the increase of deformation temperature. Under the tested conditions, the strain rate sensitivity coefficient varies between 0.1248 and 0.2059, which indicates that the main deformation mechanism is the lattice diffusion-controlled dislocation climb. (3) The localized necking causes the final fracture of specimens under all the deformation conditions. Microvoids coalescence is the main fracture mechanism under relatively low deformation temperatures. With the increase of deformation temperature, the intergranular fracture occurs. (4) The peak stresses predicted by the developed model well agree with the experimental results, which indicate the validity of the developed model.     

Al_2O_3/Cu复合材料的高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机和透射电子显微镜研究了变形温度为300~900℃,应变速率为0.01~10s-1条件下Al_2O_3/Cu复合材料的高温流变行为和组织演变规律,并利用Arrhenius关系和Zener-Hollomn参数构建了合金的峰值屈服应力、变形温度和应变速率三者之间的本构方程。结果表明:Al_2O_3/Cu复合材料的流变应力-应变曲线为典型的动态再结晶类型,其曲线由加工硬化、动态软化和稳定流变3个阶段组成,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大,而当应变速率固定时,流变应力随变形温度的升高而减小;求解得到复合材料的结构因子lnA为15.2391,应力水平参数a为0.020788mm~2/N,应力指数n为5.933035,变形激活能Q为2.1697×10~5kJ/mol;随着变形温度的升高,基体内位错密度逐渐下降,并呈现出明显的再结晶特征,而当固定变形温度时,随着应变速率的增大,基体内位错密度呈先增大后下降趋势。基于微观组织演变和热加工图,Al_2O_3/Cu复合材料的最佳热加工参数范围为热加工温度500~850℃、应变速率低于0.1s-1。     

Al_2O_3-SiO_(2(sf))/AZ91D镁基复合材料蠕变本构方程

利用常应力拉伸蠕变试验法对体积分数为25%的硅酸铝短纤维(Al2O3-Si O2(sf))增强AZ91D镁基复合材料及其基体合金AZ91D在温度为473 K和573 K、外加应力为30～100 MPa下进行蠕变测试。根据应变和应变速率曲线,计算出复合材料的真应力指数、真蠕变激活能、真门槛应力、载荷转移因子和蠕变本构方程。TEM分析结果表明,复合材料蠕变后的门槛应力来源于短纤维表面上的MgO颗粒和Mg17Al12析出相对可动位错的钉扎作用,短纤维具有承载和传递载荷作用,从而提高了复合材料的抗蠕变性能。     

30%Mo/Cu-Al2O3复合材料的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为450～750℃、应变速率为0.01～5s-1、总应变量0.7的条件下,对30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行研究和分析。实验结果表明30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用30%Mo/Cu-Al2O3复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,确定了热加工工艺参数为变形温度650～750℃,应变速率0.01～0.1s-1。     

基于Murty准则的SiCp/Al复合材料热加工图研究

采用热模拟压缩试验对15%(体积分数)SiCp/Al复合材料在温度为623~773K、应变速率为0.001~10s~(-1)的热变形行为进行了研究,基于Murty准则建立了该材料的热加工图,并在此基础上建立了SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图。结果表明,随变形温度升高,SiCp/Al复合材料中的强化机制逐渐减弱,软化机制逐渐增强。基于临界失稳应变图可以确定出适合SiCp/Al复合材料加工的两个区域,分别为变形温度700~773K、应变速率0.001~0.01s~(-1)和变形温度740~773K、应变速率0.02~0.14s~(-1)。     

Constitutive modeling of powder metallurgy processed Al–4%Cu preforms during compression at elevated temperature

In this study, a hot deformation constitutive base analysis has been conducted on powder metallurgy (P/M) processed Al–4%Cu preforms. The main objective is to evaluate the effect of initial relative density on the hot deformation behaviour and to establish the constitutive equation which considers the effect of initial relative density during hot compression test. This has been carried out by using the true stress–true strain curve data obtained from hot compression test of P/M processed Al–4%Cu preforms with different initial relative density of 0.84, 0.87 and 0.9 for various range of temperature 300–500 °C and strain rate range of 0.1–0.4 s⁻¹. It has been found that the flow stress is notably influenced by initial relative density, temperature and strain rate. The results show that the flow stress exhibits peak value at certain strain value, and then decreases showing flow softening until the flow stress remains constant at higher strain values. A constitutive equation that predicts the flow stress in hot compression of P/M processed Al–4%Cu preforms has been developed. The predicted flow stress values are in a good agreement with the experimental results and it is confirmed that the formulated constitutive equation is accurate and reliable to predict the flow stress of Al–4%Cu preforms during hot compression at elevated temperature.     

Al/Al2O3复合材料伪半固态触变模锻成形

在粉末成形的基础上,结合金属半固态加工技术提出了金属/陶瓷复合材料伪半固态触变模锻成形工艺,并成功制备出 Al/Al₂O₃复合材料杯形件。微观组织观察及力学性能分析表明制件微观组织致密、力学性能优异。当铝体积分数增加到37%时,不同成形压力下复合材料制件抗弯强度可达430~690 MPa,断裂韧性达8.5~16.8 MPa·m1/2,与原位反应及高温氧化工艺相比抗弯强度及断裂韧性大幅度提高。同时分析了成形温度、成形压力等工艺参数对制件性能的影响。研究结果证明采用该工艺成形金属/陶瓷复合材料是可行的。     

7B04铝合金超塑性变形行为

针对7B04铝合金开展了变形温度为470~530℃,应变速率为0.0003~0.01s~(-1)的高温超塑性拉伸实验,研究了材料的超塑性变形行为和变形机制。结果表明,7B04铝合金的流动应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小,伸长率随之增加;在变形温度为530℃,应变速率为0.0003s~(-1)时,7B04铝合金的伸长率达到最大1105%,超塑性能最佳;应变速率敏感性指数m值均大于0.3,且随变形温度的升高而增加;在500~530℃的变形温度范围内,m值大于0.5,表明7B04铝合金超塑性变形以晶界滑动为主要变形机制;变形激活能Q为190kJ/mol,表明7B04铝合金的超塑性变形主要受晶内扩散控制;7B04铝合金超塑性变形中在晶界附近有液相产生,且适量的液相有利于提高材料的超塑性能。     

High Temperature Deformation of Al2O3/Cu Composites

This work concerns with the high temperature deformation of internally oxidized Al2O3/Cu composites. The investigation revealed that dispersive alumina can obstruct dislocation sliding and define the subgrain size thereby improve significantly the strength of the materials at high temperature. The sliding of dislocations is a main deformation mechanism in the given temperature range. The sliding of grain boundary and diffusive creep play important roles at high temperature and low strain rate. The dispersoids can raise the recrystallization temperature to higher than 1223 K. Dynamic recovery is a main softening way under the experimental conditions. Higher deformation rate and lower deformation temperature imply a higher flow stress.