基于三维热加工图的新型Ni-Cr-Fe-Nb合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了新型Ni-Cr-Fe-Nb高温合金在变形温度为880~1030℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)的热变形行为。结果表明:峰值流动应力在恒应变速率下随变形温度的升高逐渐下降;在恒变形温度下随应变速率的增加逐渐升高。合金的平均热变形激活能为642.561k J/mol。在变形温度980℃和应变速率10 s~(-1)时,组织仍有大量的粗大变形晶粒,只有很少量的动态再结晶;当应变速率低至0.1s~(-1)时,晶粒内部出现大量动态再结晶。基于DMM构建合金三维热加工图,在变形温度较低且应变速率较高下功率耗散值较小;在低温、中高应变速率变形时,大部分区域有明显的失稳,在应变速率为0.13 s~(-1)时高温区域发生了失稳。结合其微观组织演变规律,确定合金的最佳工艺参数为变形温度940~1000℃、应变速率0.01~0.1s~(-1)。     

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。     

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。     

Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金的动态再结晶行为（英文）

对Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金在温度为950~1100℃,应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下进行热压缩试验,研究了该合金在β相区变形时的动态再结晶行为。结果表明,该合金的热变形机制主要是由动态再结晶支配的,而动态再结晶新晶粒主要是通过弓弯形核机制来形成的。当应变速率降低和变形温度升高时动态再结晶易于发生;当应变速率为0.01~0.1 s~(-1),变形温度为950~1050℃时,动态再结晶使晶粒细化;当变形温度高于1100℃,应变速率低于0.001 s~(-1)时,动态再结晶晶粒粗化。为了确定在不同变形条件下的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸,分别建立了该合金动态再结晶动力学和动态再结晶晶粒尺寸预测模型。     

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。     

柱状晶Cu_(70.8)Al_(18.6)Mn_(10.6)形状记忆合金在热压缩中的动态再结晶行为EI北大核心CSCD

为了研究高性能柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金的高温大变形加工能力,采用Gleeble 3500热模拟试验机,在变形温度700~850℃和应变速率0.01~10 s^(-1)条件下,对柱状晶Cu_(70.8)Al_(18.6)Mn_(10.6)形状记忆合金进行热压缩变形,分析合金的动态再结晶行为。结果表明:随着变形温度升高和应变速率的增大,合金逐渐在晶界处以晶界弓弯的形核开始机制发生动态再结晶,且动态再结晶晶粒个数和尺寸不断增加。根据Zener-Hollomon参数分析可得,合金的热变形激活能为Q=113.55KJ/mol。当应变速率因子ln Z<8时,合金发生动态再结晶;当8≤ln Z≤16.34时,合金可能发生或不发生动态再结晶;当ln Z>16.34时,合金不发生动态再结晶。结合合金的热加工图得到其热加工最佳工艺参数:变形温度和应变速率区间分别为725~825℃和0.08~1 s^(-1)。对比分析高温轧制前后合金组织和性能发现,合金在820℃轧制变形75%后不发生动态再结晶,且轧后合金在室温下仍具有8%左右的超弹性应变,同时马氏体相变开始应力和峰值应力均提高2倍多。因此,合金在稍低于动态再结晶温度下进行大变形加工后,不仅可以提高合金的强度,而且还可以较好地保留铸态合金的优异记忆性能。     

Monel K-500合金的热变形行为及热加工图

对Monel K-500合金对试样进行了时效处理,让其析出大量碳化物。使用Gleeble-3800热模拟机对Monel K-500合金试样进行了高温压缩试验,研究了该合金在变形温度850~1150℃,应变速率0.01~10 s~(-1)时的流动应力行为。建立了该合金的热压缩本构方程。根据试验数据建立了真应变0.8的热加工图。使用光学显微镜进行了组织分析,确定了合金压缩变形的加工"安全区"和"失稳区"。结果表明:在变形温度850℃、应变速率0.1 s~(-1)时合金开始动态再结晶;合金的热变形激活能为375.32611 k J/mol。合理的热加工参数是:应变速率0.1~0.5 s~(-1)、变形温度1000~1150℃。此时耗散功率在40%左右,再结晶充分,组织细小、均匀。     

粗晶GH4720Li合金热变形行为与动态再结晶特点

为了模拟难变形镍基高温合金GH4720Li开坯锻造过程,采用Gleeble-3800热模拟试验机研究经均匀化处理的GH4720Li铸锭高温压缩变形时的力学流动行为,分析高温变形过程中微观组织演化规律。结果表明,GH4720Li合金在1100℃, 0.1 s~(-1)条件下应力水平达到250 MPa,且应力对热变形温度和应变速率敏感,动态再结晶是主要的软化机制。粗晶组织提高了合金动态再结晶临界变形温度和应变速率,如在变形量为60%,变形条件为1140℃, 0.001 s~(-1)和1180℃,0.001s~(-1)才能发生完全动态再结晶。计算的粗晶GH4720Li合金热变形激活能Q=1171kJ/mol,较高的热变形激活能表明粗晶组织不利于热塑性变形和动态再结晶的发生。基于本研究,铸态GH4720Li合金开坯温度应高于1140℃,同时保证较低的应变速率,以确保动态再结晶的充分发生,实现枝晶组织破碎。     

Nitinol 60形状记忆合金高温变形特性研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对轧态Nitinol 60形状记忆合金进行等温恒应变速率拉伸试验,基于动态材料模型的加工图技术,研究了该合金在650~850℃和0.01~1 s~(-1)范围内的高温变形特性,并优化了其适宜的高温变形参数范围。结果表明,加工图中失稳区位于低温、高应变速率区,范围为650~776℃、0.075~1 s~(-1),对应的失稳现象为局部塑性流动。加工图中有2个η峰值区,范围分别为690~750℃、0.01~0.026 4 s~(-1)和750~838℃、0.01~0.050 5 s~(-1),η最大值分别达到了0.36和0.38,对应的变形机制均为动态再结晶,这2个区域为Nitinol 60合金适宜的热拉伸变形工艺参数范围。     

BFe10-1-1合金动态再结晶行为

采用MMS~(-1)00热力模拟试验机对BFe10-1-1合金进行热压缩实验,研究了在温度800~1000℃和应变速率0.01~10 s~(-1)下的动态再结晶行为。基于加工硬化率对合金的应力应变进行分析,得到BFe10-1-1合金的动态再结晶临界应变。结果表明,BFe10-1-1合金在实验条件下发生了回复与动态再结晶,850℃时,0.01~10 s~(-1)下动态再结晶临界应变分别为0.106、0.109、0.103、0.099和0.089,即相同温度下,高的应变速率比低的应变速率先发生动态再结晶;1 s~(-1)时,80~1000℃对应的临界应变分别为0.111、0.103、0.094、0.097和0.096,即随着温度的升高,临界应变数值减小,动态再结晶提前;临界应力随应变速率的减小和变形温度的升高而减小。     

Cu-Cr-Zr-Ag合金高温热变形及组织演变

对Cu-Cr-Zr-Ag合金在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行热压缩实验,对合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~950℃的高温变形过程中的流变应力行为、热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了研究。结果表明,流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率提高而增大。Cu-Cr-Zr-Ag合金在热变形过程中的动态再结晶机制受变形温度和应变速率控制。当温度达到950℃,应变速率为0.001 s-1时,Cu-Cr-Zr-Ag合金发生完全的动态再结晶。该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q为343.23 k J/mol,同时利用逐步回归法建立了该合金的流变应力方程。     

含Ⅰ相Mg-Zn-Y合金的高温变形行为和加工图（英文）

通过热压缩试验(温度300~450℃,应变速率0.001~1 s~(-1))研究挤压态含Y元素的Mg-Zn合金的微观组织和力学性能。用热加工图反映合金热变形的最佳条件和非稳定区。Mg-Zn和Mg-Zn-Y合金的峰值应力、温度和应变速率的关系符合双曲正弦函数,激活能分别为177 k J/mol和236 k J/mol。流变应力曲线表明,Y的添加会增加峰值应力并减小峰值应变,且Mg-Zn-Y合金发生动态再结晶所需的应变比Mg-Zn合金的小。Mg-Zn-Y合金的稳定区发生在:1)300℃,0.001 s~(-1);350℃,0.01-0.1 s~(-1)和400℃,0.01 s~(-1);2)450℃,0.01-0.1 s~(-1)。显微组织的观察结果显示,合金中主要的恢复机制是动态再结晶,Mg-Zn-Y合金发生完全动态再结晶的温度为450℃。在高应变速率下,Mg-Zn-Y合金明显形成非稳定区。另外,Mg-Zn和Mg-Zn-Y合金的非稳定区域宽度随应变的增加而增加,这些区域还发生了孪生和严重变形。     

基于热加工图的20MND5钢的高温热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温等温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10 s~(~(-1))、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了其热变形本构方程。结果表明:在应变速率为0.001~0.1 s~(-1)时,20MND5钢的高温流变应力主要以动态再结晶软化机制为特征。在应变速率为1.0~10 s~(-1)时,真应力随应变量的增大而增大,但当应变速率为1.0 s~(~(-1)),变形温度达到1150℃时,发生明显的动态再结晶。综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数。分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量。     

6082铝合金热变形行为及热加工图

在Gleeble~(-1)500D热模拟试验机上对O态6082铝合金进行了热压缩实验,研究了该合金在变形温度300~500℃,应变速率0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为和组织演化;基于Arrhenius双曲正弦本构关系建立了6082铝合金的本构方程;基于动态材料模型(DDM)和Murty法建立了热加工图,并结合微观组织进行验证。研究结果表明:6082铝合金为正应变速率敏感材料,峰值应力随温度的降低和应变速率的升高而升高,热变形过程中的主要软化机制为动态回复,在较高温较低应变速率(500℃,0.1 s~(-1))时,该合金发生动态再结晶。计算得到该合金的热激活能为171.1539 k J·mol~(-1),最佳热加工工艺参数区间为:450~500℃,0.2~0.5 s~(-1)。     

均匀化处理的6063铝合金的热压缩变形行为及组织演变

为了考察6063铝合金在较高应变速率下的变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对合金在变形温度390~510℃和应变速率1~20 s~(-1)进行热压缩试验。结果表明:流动应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。在应变速率为1~10 s~(-1)时,流动应力随着应变增加逐渐进入稳态流动阶段;在应变速率为20 s~(-1)时,流动应力达到峰值后随应变量增加而下降。通过热加工图获得适宜的热变形工艺参数为:变形温度460~490℃,应变速率2~6.3 s~(-1)。合金在失稳区发生局部流动和剪切变形,在安全加工区域组织更均匀。随着温度升高和应变速率下降,位错密度减小,合金发生动态再结晶。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。     

考虑不同应变的3003铝合金流变应力预测模型建立与验证

在应变速率0.01~10.0 s~(-1)以及热变形温度300~500℃下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金具有正的应变速率敏感性。当变形温度低于350℃时,合金的热变形机制以动态回复为主;应变速率大于1.0 s~(-1)时,合金的热变形机制以不连续动态再结晶为主。建立了综合考虑应变速率、变形温度以及应变对流变应力影响的本构方程,本构方程中的材料常数可以表示为应变的4次多项式函数。模拟结果表明:预测曲线与实验曲线吻合较好,流变应力的实测值与预测值的均方根误差以及平均相对误差分别为0.99814和5.72%。所建立的本构方程计算精度较高,可以为合金热变形流变应力的预测提供参考依据。     

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。     

新型Mg-Sn-Y-Zr镁合金热压缩行为的研究

利用Gleeble-1500D热模拟机在250~450℃、应变速率0.002~2 s~(-1)、变形量为50%的条件下对Mg-5.1Sn-1.5Y-0.4Zr合金进行高温压缩模拟试验。根据应力-应变曲线分析了该合金流变应力变化特点,建立了流变应力本构方程和动态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明:该合金在高温压缩变形时,随应变速率的增大和变形温度的降低,峰值应力不断增大而动态再结晶晶粒尺寸不断减小。     

铸态C-276镍基高温合金的热变形行为及加工图

采用热压缩试验研究了铸态C-276镍基高温合金在950~1250℃和0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:该合金的热变形流变应力随着变形温度的增加及应变速率的降低而减小;当变形条件为1250℃、0.1 s~(-1)时,合金在热压缩过程中发生了动态应变时效。基于流变应力数据建立了合金的热变形本构方程;基于动态材料模型建立了合金在不同应变下的热加工图。通过加工图和微观组织观察优化了合金的热变形参数。合金的表观激活能为497k J/mol铸态C-276合金适宜的热加工区域为1050~1250℃和应变速率0.1~1.0 s~(-1)。