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。     

连续柱状晶铜基合金BFe10-1-1的动态再结晶研究

采用Gleeble-1500热模拟机,在变形温度750-900℃,应变速率0.01-10s~(-1)的条件下,对连续柱状晶BFe10-1-1合金进行了高温压缩变形,研究了合金的动态再结晶行为.结果表明,动态再结晶温度在850℃左右;热激活能Q=427.937kJ/mol,高于同成分的等轴晶BFe10-1-1合金;当ln Z<43时,合金发生部分动态再结晶;当43≤ln Z≤51时,发生部分动态再结晶(850和900℃)或不发生动态再结晶(750和800℃),为该合金发生动态再结晶的中间区域;当ln Z>51时,该合金不发生动态再结晶.存在发生动态再结晶的ln Z值中间区域以及热激活能较高,表明具有连续柱状晶组织的金属与等轴多晶金属发生动态再结晶的机理有所不同.在本文工艺参数范围内,随应变速率增大,合金发生动态再结晶的区域有所扩大;动态再结晶晶粒易在合金晶界处以晶界弓弯方式形核,形成的再结晶晶粒在晶界扩张的同时,在晶内形成孪晶,并以孪生动态再结晶方式演变成晶粒带.     

BFe10-1-1铜合金动态再结晶及组织演变

在850、900、950℃,应变速率0.1、1、10 s~(-1)以及真应变0.8和1.0的条件下采用Gleeble-3500对BFe10-1-1铜合金进行热压缩试验。结果表明,在成形过程中有不同程度的动态再结晶发生。在其他成形条件相同条件下,温度为850℃时最有利于动态再结晶的发生;应变速率为1 s~(-1)时,动态再结晶发生的体积数最多,晶粒最细小;低应变速率时,增加变形量有利于动态再结晶;高应变速率时,增加变形量对动态再结晶影响不大。     

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)。     

先进超超临界汽轮机叶片用镍基合金的热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为950～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)、变形量为60%条件下,研究汽轮机叶片用GY200镍基合金的高温塑性变形及动态再结晶行为,并绘制了合金的热加工图。结果表明:GY200合金的真应力–应变曲线具有动态再结晶特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,发生动态再结晶的临界应变随温度增加而降低。在真应力–应变曲线的基础上,建立了材料热变形本构方程,其热激活能为353.792 kJ/mol,表明利用W替代合金中的Mo后,降低了合金的热激活能。合金的最佳热加工的温度区间为1000～1150℃,应变速率0.01～0.1 s~(-1),效率值达到0.3以上。     

BFe10-1-1合金的热压缩变形行为与本构关系研究

采用Gleeble-3500热模拟实验机,研究了BFe10-1-1合金在变形温度800～1000℃、应变速率0.01～15 s~(-1)条件下的等温热压缩流变应力行为。结果表明,该合金的流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而降低。求解得到了该合金的材料常数如下:结构因子A为1.405×10~(12)、变形激活能Q为305.2 kJ/mol、应力指数n为7.728、应力水平参数α为0.0139 MPa~(-1)。应变速率和变形温度对合金流变应力的影响可用包含Arrhenius等式的Z参数表示。     

新型Ni-Cr-Co-Mo合金热压缩变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了Ni-Cr-Co-Mo合金在变形温度950~1080℃、应变速率0.01~10 s~(-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了合金热加工图。结果表明:合金在试验条件下具有正应变速率敏感性。合金的平均热变形激活能为566.758 kJ/mol。当应变为0.4时,合金的流变失稳区域较大,说明该合金在大应变时加工难度很大。在变形温度为1000℃时,随着应变速率降低,动态再结晶更加充分。合金最佳工艺参数为变形温度1000~1050℃、应变速率0.01~0.1 s~(-1)。     

Ti-5553合金热变形时动态再结晶的临界条件

对Ti-5553合金在变形温度800~860℃、应变速率0.1~10 s~(-1)条件下进行热压缩试验,分析了应力-应变曲线,推导出加工硬化率θ与临界应变ε的关系曲线,应用曲线的拐点判据得到了合金在不同条件下变形发生动态再结晶的临界应变值。应用Sellarsn模型建立了合金发生动态再结晶的临界变形条件。     

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。     

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。     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

A100超高强度钢的动态再结晶行为及组织演变研究

借助Gleeble-3500热模拟试验机研究了A100超高强度钢在变形温度为850~1200℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)和变形程度为60%条件下的热变形行为。基于实验数据计算了动态再结晶激活能,通过引入无量纲Z参数表征了动态再结晶的临界应变/应力、峰值应变/应力和稳态应变/应力模型,并绘制了动态再结晶状态图,同时对该钢的组织演变进行了分析。结果表明:该钢的动态再结晶激活能为380.177 k J·mol~(-1);随着变形温度的升高或应变速率的下降,Z参数逐渐减小,更容易发生动态再结晶行为,但其晶粒尺寸随之增大,其中在950~1050℃、0.01~0.1 s~(-1)和1050~1150℃、1~10 s~(-1)范围内进行热加工可获得细小、均匀的晶粒组织。根据实验结果建立了动态再结晶晶粒尺寸预测模型,其预测值与实验值具有较高的吻合度。     

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。     

1Cr20Co6Ni2WMoV钢热变形行为研究

文章采用Gleeble-2000热模拟试验机对1Cr20Co6Ni2WMoV热强钢的热变形行为进行研究。变形温度为950℃,1000℃,1050℃,1100℃,1160℃,变形速率为0．01s~(-1),0．1s~(-1),1s~(-1),10s~(-1)。结果表明．1Cr20Co6Ni2WMoV钢在低应变速率热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;当应变速率大于10s~(-1)时,只发生动态回复。动态再结晶晶粒随变形温度降低,应变速率升高而减小。随应变速率的提高,峰值应力和峰值应变均升高。     

高强韧Al-Zn-Mg-Cu合金的热加工图及组织演变

采用Gleeble-3180热模拟试验机对均匀化退火态Al-5.87Zn-2.07Mg-2.28Cu合金在不同温度(350~450℃)和不同应变速率(0.01~10s~(-1))下进行热压缩试验。结果表明,在各真应变下合金的能量耗散因子均随温度的升高和应变速率的下降而增大;随着真应变增加,流变失稳区域扩大且合金适宜的热加工参数发生改变;随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力减小,且其主要软化机制由动态回复向动态再结晶转变;当变形温度达到420℃时,合金在各应变速率下均发生了动态再结晶。     

6061铝合金热变形行为及动态再结晶

通过Gleeble-3500热压缩模拟试验机对6061铝合金进行热压缩实验,借助金相显微镜和透射电子显微镜研究合金在变形温度为340～490℃,应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下热变形和动态再结晶行为。结果表明:6061铝合金的动态再结晶行为对变形温度和应变速率十分敏感,温度的升高和应变速率的减小都会促进动态再结晶的发生。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为235.155 kJ·mol~(-1)。采用加工硬化率-流变应力曲线确定了合金热变形过程中的临界应力(应变)和峰值应力(应变)与Z参数的关系模型。随着温度的升高和应变速率的减小,DRX临界应力(应变)和峰值应力(应变)减小。依据Avrami方程建立了合金动态再结晶体积分数模型,动态再结晶体积分数随应变的增加,呈现先缓慢增加后迅速增加再缓慢增加的特征,所建模型能够较为准确地预测该合金的动态再结晶行为。     

双态组织Ti80合金的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对双态组织的Ti80合金在变形温度为860～980℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)的变形条件下进行了等温热压缩实验,研究了合金的热变形行为,利用加工硬化率确定了不同变形条件下动态再结晶临界应变。结果表明,动态再结晶是Ti80合金热变形过程中的重要软化机制,并发现动态再结晶临界应变随温度的升高和应变速率的降低而减小。基于Z参数和改进后的Avrami方程,构建了Ti80合金动态再结晶临界应变与动力学模型。     

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。     

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。     

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。