变形参数对挤压态AZ41M镁合金热变形行为和组织演变的影响

通过热模拟压缩试验研究了挤压态AZ41M镁合金在应变速率为0.005～1s-1、温度为300～450℃条件下的热变形行为.利用光学显微镜分析了合金热变形过程中的组织演变.结果表明:挤压态AZ41M镁合金热变形过程中,真应力应变曲线表现出典型的单峰动态再结晶(DRX)特征,合金具有比较高的温度和应变速率敏感性;合金热变形...     

AZ31镁合金热加工工艺参数范围的确定

采用Gleeble1500D热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度200~500℃、应变速率0.005~5s~(-1)下进行了压缩试验,研究了其热变形行为,得出相应的应力-应变关系。根据合金动态模型,通过应力-应变关系计算的相应参数构建了AZ31镁合金热加工图。通过能量耗散因子的分析和各加工区的典型组织的观察,得到了适宜的工艺参数范围。结果表明:AZ31镁合金适宜的热加工工艺参数范围为:变形温度350~450℃,应变速率0.005~0.1 s~(-1)和1.6~5 s~(-1),在此范围加工的镁合金可以避免开裂、过烧等缺陷。     

基于新加工硬化率方法的AZ80镁合金动态再结晶临界条件

在变形温度为260～410℃、应变速率为0.001～10 s~(-1)条件下,对AZ80镁合金进行热拉伸实验,测试AZ80镁合金的真应力-真应变曲线;依据Arrhenius本构方程形式,确定AZ80镁合金热变形过程的本构关系模型;提出一种新的加工硬化率方法,当加工硬化率函数对应变(ε)求一阶导数后的函数取最小值时所对应的应变值,即为临界应变(εc)。采用新的加工硬化率方法,确定AZ80镁合金在不同变形条件下动态再结晶的临界应变和临界应力;研究热变形工艺参数对临界应变和临界应力的影响规律;确定AZ80镁合金热变形过程中的临界应变、临界应力、稳定应变与Z参数的关系模型。模型计算结果与Sellars模型结果相吻合。     

AZ40镁合金热变形流变应力研究

在Gleeble 1500D热模拟机上对AZ40M镁合金在应变速率0.001~1 s-1、变形温度250~400℃下对热压缩变形行为进行研究。结果表明:AZ40镁合金热压缩变形的流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响,可用Zener-Hollornon参数的双曲正弦函数形式进行描述。本实验条件下,AZ40M镁合金热压缩变形时的热变形激活能Q为161 kJ·mol-1,建立了流变应力的数学模型,其结果可为研究镁合金热变形特性及复杂形状零件的热锻成形工艺的制订提供指导。     

AZ61镁合金的热加工图及本构模型研究

为了减少AZ61镁合金板料热冲压成形的断裂缺陷、提高成材率,本文采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了AZ61镁合金在变形温度为250~400℃、应变速率为0.01~10 s-1的单向拉伸试验,分析了变形温度、应变速率、变形程度对材料变形抗力的影响,建立了温度、变形速率与应力应变的关系模型。通过构建能量散率图,对比研究能量耗散率因子和动态再结晶现象,确定出AZ61镁合金板料适宜的热冲压工艺范围,即变形温度340~400℃、应变速率0.01 s-1。     

AZ91镁合金的热加工图研究

使用Gleeble-1500型热模拟试验机对经420℃×12 h固溶处理的AZ91镁合金进行了单向热模拟压缩试验,建立并分析了变形温度为200~425℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的热加工图。结果表明,AZ91镁合金适合于在低应变速率、高变形温度条件下进行加工。变形温度的升高和应变速率的降低有利于动态再结晶的形核。适合于AZ91镁合金的热加工工艺参数为温度573~675K,应变速率0.01~0.1 s~(-1),可为制定AZ91镁合金的热加工工艺提供理论依据。     

AZ31B镁合金在高应变速率下的热压缩变形行为和微观组织演变

采用Thermecmastor-Z热模拟试验机在变形温度为200~520℃、应变速率为2~60 s-1条件下对AZ31B镁合金厚板进行热压缩变形试验,压缩变形量为60%。结合变形后的微观组织以及热压缩真应力-真应变曲线,分析应变速率和变形温度等工艺参数对其微观组织演变的影响。结果表明:当变形温度高于320℃时,AZ31B镁合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特性。当应变速率一定时,流变应力随温度升高而降低;当变形温度一定时,流变应力在高温低应变速率(低于15 s-1)下随应变速率增大而增大。变形后的微观组织显示,压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,动态再结晶体积分数随应变速率的增加而增大。另外,变形组织的均匀性受变形温度的影响十分显著。在热压缩实验的基础上,在温度为300~330℃时对板材进行单道次大压下量的热轧,获得的板材具有均匀细小的晶粒及优异的力学性能。     

AZ41M镁合金动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机在变形温度300~450℃、应变速率0.005~1 s-1条件下对AZ41M镁合金进行热模拟压缩试验。用计算加工硬化率的方法处理试验数据,再结合lnθ-ε曲线的拐点及–?(lnθ)/?ε-ε曲线最小值判据,建立合金热变形过程中的动态再结晶临界应变模型。根据热压缩实验数据,分析温度和应变速率等工艺参数对合金动态再结晶的影响。结果表明:在该实验条件下,AZ41M镁合金的lnθ-ε曲线均具有拐点特征,对应的-?(lnθ)/?ε-ε曲线均出现最小值,该最小值所对应的应变即为临界应变εc,得到合金临界应变预测模型;临界应变随变形温度的降低和应变速率的增加而增大,且峰值应变εp和临界应变εc的比值满足εp/εc=1.97。     

应变影响的AZ31B镁合金流动应力预测模型研究

本文采用热压缩试验获得了铸态AZ31B镁合金高温变形时的流变曲线,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。结果表明：峰值应变随着应变速率增加和温度减小而增大,减小应变速率、适当提高变形温度对材料的动态回复和再结晶是有利的。利用多元回归分析建立了流动应力预测模型,该模型可以描述流动应力的应变敏感性,经验证发现使用其预测流动应力具有较高精度,相关系数高达0.9926,能较好地描述铸态AZ31B镁合金在热变形过程的流动行为。     

铸态AZ31B镁合金流动应力预测模型研究

采用热压缩试验获得了铸态AZ31B镁合金高温变形时的流变曲线,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。结果表明:峰值应变随着应变速率增加和温度减小而增大,减小应变速率、适当提高变形温度对材料的动态回复和再结晶是有利的。利用多元回归分析建立了流动应力预测模型,该模型可以描述流动应力的应变敏感性,经验证发现使用其预测流动应力具有较高精度,相关系数高达0.9926,能较好地描述铸态AZ31B镁合金在热变形过程的流动行为。     

AZ80合金高温变形行为及加工图

为实现AZ80合金塑性成形的数值模拟和制定其合理的热加工工艺,利用热模拟机对AZ80合金进行不同变形温度和应变速率的高温压缩变形行为研究.结果表明:AZ80合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和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AZ80合金高温变形的本构模型较好地表征其高温流变特性,模型计算精度高;同时,利用建立的AZ80合金的DMM加工图分析其变形机制和失稳机制,从提高零件力学性能角度考虑,可以优先选择变形温度为300～350 ℃、应变速率为0.001～0.01 s-1的工艺参数.     

A FLOW STRESS MODEL FOR AZ61 MAGNESIUM ALLOY

The flow stress behaviors of AZ61 alloy has been investigated at temperature range from 523 to 67314 with the strain rates of 0.001-1s^-1.It is found that the average activation energy, strain rate sensitive exponent and stress exponent are different at various deformation conditions changing from 143.6 to 176.3kJ/mol,0.125 to 0.167 and 6 to 8 respectively. A flow stress model for AZ61 alloy is derived by analyzing the stress data based on hot compression test.It is demonstrated that the flow stress model including strain hardening exponent and strain softening exponent is suitable to predicate the flow stress. The prediction of the flow stress of AZ61 alloy has shown to be good agreement with the test data.The maximum differences of the peak stresses calculated by the model and obtained by experiment is less than 8%.     

稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金热压缩变形性能的影响

研究了质量分数为1%稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金在变形温度为523~723 K、应变速率为0.001~1 s-1范围内的热压缩变形性能的影响。基于动态材料模型建立的加工图,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等设备,结合流变特征、微观组织结构演变,分析了Y添加对合金热变形机制及工艺参数的影响。结果表明,流变应力受变形条件影响较大,随变形温度的降低或应变速率的升高而增大;Y掺杂对流变曲线变化趋势影响较小,而对应力水平影响较大,各变形条件下均有不同程度提高,最大增幅约40%。另外,Y添加扩大了功率耗散区域,功率峰值约增大22%并转移至673~723 K、0.1~1 s-1附近,失稳缩至523~723 K、0.001~0.01 s-1的马鞍形区域,加工图给出的最优加工参数由高温低应变速率转移至523~723 K、0.1~1 s-1附近。     

物理基本构模型和BP人工神经网络模型预测AZ80镁合金高温流动应力的比较研究

基于变形温度250~400 ℃和应变速率0.001~1 s^-1条件下的铸态AZ80镁合金的热压缩试验数据,建立了基于应力位错关系和动态再结晶动力学的物理基本构模型以及前馈反向传播算法的人工神经网络（ANN）模型来预测AZ80镁合金的热变形行为。采用相关系数（R）、平均绝对相对误差（AARE）、相对误差（RE）3种统计学指标来验证2种模型的预测精度。结果表明,2种模型均可以准确预测AZ80镁合金的热变形行为。其中,ANN模型预测的应力值与实验数据更为吻合,其R和AARE分别为0.9991和2.02%,而物理基本构模型预测的R和AARE分别为0.9936和4.52%。ANN模型较好的预测能力归功于它擅长处理复杂的非线性关系,而物理基本构模型的预测能力是基于模型具有一定的物理意义,模型参数的确定充分考虑了热变形过程中的加工硬化（WH）、动态回复（DRV）和动态再结晶（DRX）的热动力学机制。最后,对这2种本构模型的优缺点及适用范围进行了比较讨论。     

AZ31B镁合金薄板的单向拉伸行为实验研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对AZ31B镁合金薄板(0.6 mm)拉伸试样在100～350℃的温度范围和1×10-1～1×10-3s-1的应变速率范围内进行了的单向拉伸实验,根据实验结果对AZ31B镁合金薄板的力学性能进行了分析.结果表明:AZ31B镁合金薄板在较低变形温度100～150℃时,应变速率对流动应力的影响不大;相比之下应变速率对AZ31B镁合金的断裂伸长率却有一定的影响,提高应变速率会降低材料的伸长率;在较高变形温度(200℃以上)时,应变速率对流动应力的影响比较明显,表现出显著的应变速率敏感性.     

AZ80镁合金热变形流变应力研究

在应变速率为0.001s-1～10s-1,变形温度为200℃～400℃条件下,在Gleeble-3800热模拟机上对AZ80合金的流变应力进行了研究。结果表明,AZ80合金的流变应力强烈地受变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,其峰值流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于300℃时,其峰值流变应力呈现指数关系。在该文实验条件下,AZ80合金热变形应力指数n=8.43,热变形激活能Q=165.83kJ/mol。     

利用本构方程和加工图表征BFe10-1-2白铜合金的热变形行为

为了获得BFe10-1-2白铜合金的合理热变形工艺参数,通过热模拟压缩试验对该合金的高温变形行为进行了研究。试验温度为1023~1273K,应变速率为0.001~10s_-1。通过流变曲线分析、动力学分析及加工图对BFe10-1-2白铜合金的高温变形行为进行了表征,计算出BFe10-1-2白铜合金在热压缩变形过程中的激活能为425.299KJ/mol。通过Zener-Holloman参数以及真应变建立了BFe10-1-2白铜合金的本构方程用以描述该合金的高温流动应力。对计算的流动应力值与试验值进行了对比,结果表明：本构方程可以准确描述该合金的高温流动行为。此外,基于动态模型,建立了BFe10-1-2白铜合金的热加工图,并通过宏观及微观组织分析对加工图的准确性进行了验证。     

基于3D CA的AZ31镁合金动态再结晶行为研究

本文建立了三维元胞自动机(3D-CA)模型,通过热压缩试验和电子背散射衍表征技术(EBSD),对AZ31镁合金在热变形过程中的微观组织演化规律进行可视化和定量预测。根据试验得出的真应力-应变曲线,确定了3D-CA模型参数在试验条件下的取值,建立了模型参数与变形条件(应变、变形温度和应变速率)之间的关系。利用所建立的3D-CA模型,对AZ31镁合金在热变形过程中的流动行为和微观组织演化进行模拟和讨论。结果表明:再结晶体积分数随着应变的增大而增加,随着变形温度的增大或应变速率降低而增大,提高应变速率或降低温度可以细化再结晶晶粒。模拟结果与实验结果吻合较好,相对误差值在4.5%-16.2%之间,所建立的3D-CA模型能够较准确地预测镁合金AZ31的微观组织演化。     

TA15合金的热变形行为及加工图

研究了TA15合金的热模拟压缩实验。结果表明：变形温度的升高和应变速率的减小使峰值应力和稳态应力显著降低，变形温度会影响进入稳态流动所需变形量。以热模拟压缩实验为基础，建立的加工图表明：TA15合金高温变形时存在2个非稳定区域，一个是变形温度1300K以上和应变速率10．0s^-1以上的区域，另一个是变形温度1200K以下和应变速率0．006s^-1～1．995s^-1之间的区域。同时，建立的TA15合金高温变形时的流动应力模型表征了变形温度、应变速率和变形程度对流动应力的影响，模型的计算精度较高。     

6061铝合金半固态本构方程的研究

采用Gleeble3800热模拟试验机,对采用近液相线半连续铸造方法制备的6061铝合金半固态坯料进行热模拟压缩试验,研究变形温度为585℃~605℃、应变速率为0.01/s~10/s时,变形温度和应变速率对变形行为的影响。结果表明,半固态铝合金的流动应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。以半固态触变压缩试验结果为基础,建立了反映半固态6061铝合金变形行为的本构方程,并进行回归分析。结果表明,该模型具有良好的精度,试验确定的6061铝合金本构关系的适用温度范围为585℃~605℃,应变速率范围为0.01/s~10/s。