铸态T/P91耐热合金钢热加工图与热挤压工艺

利用热力模拟实验研究铸态耐热合金钢T/P91材料在热加工温度范围900~1200℃、应变速率范围0.01~5 s-1、变形量60%、70%下的真应力-应变曲线,并建立铸态T/P91合金钢的热变形本构方程;利用DMM动态材料模型计算出铸态T/P91合金钢在热变形中的耗散因子和流变失稳判据,绘制出热加工图。结果表明,热加工图预测的安全区晶粒组织均匀、组织易出现失稳开裂和组织粗大的缺陷,T/P91合金钢的热加工要避免高温低应变;利用DEFROM-3D软件通过数值模拟研究挤压工艺参数对挤压过程动态再结晶的影响,制定工艺参数为:挤压温度1500~1200℃,挤压比9,挤压速度26~36 mm/s。     

铸态27SiMn钢热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1,变形温度为1000~1150℃条件下对铸态27Si Mn钢进行等温恒应变速率压缩试验。通过真应力-真应变曲线,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响规律,建立了铸态27Si Mn钢热变形时的本构方程和热加工图。结果表明,铸态27Si Mn钢高温变形时的峰值应力随应变速率的增大和变形温度的降低而升高;变形激活能为Q=369.0 k J/mol;热变形失稳区域集中在变形温度1000~1060℃、应变速率为1~10 s-1的区域内;最优热加工条件为变形温度1130~1150℃,应变速率4~10 s-1的区域,此时表现为典型的动态再结晶,对应的峰值效率达到35%。     

基于微观机理的电磁铸造35CrMo钢的高温流变本构方程

采用Gleeble-3810热模拟试验机,在变形温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下对电磁铸造35CrMo钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变温度、应变速率对35CrMo钢的高温流变应力行为的影响。以应力-位错关系和动态再结晶动力学为基础,分别构建了35CrMo钢临界应变前后的本构方程。结果表明:35CrMo钢的流变应力与应变速率呈正相关,与应变温度则呈负相关;高温低应变速率下的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶现象,显微组织分析显示,降低应变温度和提高应变速率能有效细化变形组织晶粒。而Deform-3D有限元模拟表明,构建的本构方程能够准确预测电磁铸造35CrMo钢的高温流变应力。     

316LN钢ESR材料热变形行为及高温塑性本构方程

为了研究铸态316LN钢ESR材料的高温变形行为,建立铸态316LN钢ESR材料高温塑性本构方程,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对316LN钢进行等温压缩试验,研究了316LN钢ESR材料在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)、最大变形量为55%条件下热变形行为,并测得相应的流动应力-应变曲线。结果表明,在高变形温度、低应变速率的条件下,更有利于动态再结晶的发生。通过对试验数据进行多元线性拟合计算,得到了316LN钢的热变形激活能,建立了316LN钢ESR材料的高温塑性本构方程。     

新型T91稀土钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

为研究新型T91稀土钢的热力学性能,采用Gleeble-1500D热模拟试验机测定变形温度θ为1100~1250℃、ε觶为0.5~5 s-1时的应力-应变曲线,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢不同条件下高温塑性变形的本构方程。结果表明:在高变形温度及低应变速率时,测定的T91稀土钢应力-应变曲线呈双峰特征,有动态再结晶现象产生。随变形温度升高及应变速率的降低,动态再结晶现象越易发生;应变速率越小,流变应力下降越明显。T91钢的热变形激活能为509.04k J·mol-1。     

高铁螺纹道钉钢TD16的高温塑性变形行为

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对高铁螺纹道钉钢TD16进行热压缩变形实验,探索该材料在不同温度和应变速率条件下的热塑性变形行为。研究温度与应变速率对真应力-真应变曲线的影响规律,结合显微组织分析,阐明真应力-真应变曲线发生变化的原因。结果表明,在低应变速率下,流变应力峰值较明显,具有明显的动态再结晶特征。在较高应变速率下,峰值应力不明显,流变应力曲线属于动态回复型,未发生动态再结晶。通过回归分析,建立高铁螺纹道钉钢TD16在实验条件范围内的峰值流变应力本构关系的数学模型。所建立的流变应力本构方程与实验值吻合较好,最大相对误差为7.03%,可以用该本构方程来预测高铁螺纹道钉钢TD16的高温流变行为。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程（英文）

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s~(-1)条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

基于MATLAB的铸态C19400合金高温变形行为及本构方程

通过Gleeble-1500D数控动态热-力学模拟试验机对铸态C19400合金进行了高温等温热压缩试验,研究了该合金在变形温度700～950℃,应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的高温变形行为。结果表明:在同一应变速率下,铸态C19400合金的流变应力随温度的升高而降低,在同一变形温度下,合金流变应力随应变速率的升高而升高。应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s~(-1)时,动态软化以动态回复为主;应变速率为10 s~(-1)时,动态软化以动态再结晶为主,且再结晶程度随变形温度的升高而增加。此外,本文提出了一种基于MATLAB平台编程计算本构方程的方法,得到了基于Arrhenius双曲正弦本构关系的铸态C19400合金峰值流变应力本构方程,并计算得到该本构方程计算应力与试验应力的相对误差AARE为2.71%、相关系数R为0.9977,表明计算结果与试验结果高度吻合。     

镁合金Mg-Zn-Y-Zr的高温变形及本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对铸态镁合金Mg-Zn-Y-Zr在变形温度为250～450℃,应变速率为0.001～1s-1条件下的高温压缩变形行为进行研究,利用双曲正弦关系描述了该合金的本构方程。结果表明,Mg-Zn-Y-Zr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;在真实应力-应变曲线基础上,建立的Mg-Zn-Y-Zr合金高温变形的本构模型较好地表征了其高温流变特性。     

不同晶粒尺寸的铸态12%Cr铁素体耐热钢热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态柱状晶12%Cr铁素体耐热钢在变形温度为950~1250℃与应变速率为0.001~1 s-1下进行了等温热压缩实验,研究了不同柱状晶晶粒尺寸下钢的流变应力、本构方程与微观组织。结果表明:铸态12%Cr钢的流变应力随变形温度的提高与应变速率的降低而减小,原始晶粒尺寸越小,峰值应力越大。利用Arrhenius双曲正弦本构方程对不同变形下的流变应力进行了描述,计算出不同晶粒下的热变形激活能(Q(小柱状晶)Q(大柱状晶)),且小柱状晶下的预测结果更为准确。原始晶粒尺寸越小,动态再结晶晶粒越多且尺寸越小。     

铸态耐热合金CN617热变形行为研究

用Gleeble-3800热模拟试验机研究了铸态耐热合金CN617退火后在形变温度1050~1180 ℃,应变速率0.01~10 s^-1条件下的热变形行为,建立了该合金的热变形本构方程,绘制了热加工图。结果表明：在形变温度1050~1180 ℃,应变速率0.01~1 s^-1条件下,CN617合金的热变形曲线呈现稳态的流变应力;当在形变温度1100~1180 ℃,应变速率10 s^-1条件下,其热变形行为表现为持续硬化+动态软化过程。CN617合金热变形的热激活能平均为502.35 kJ/mol。在形变温度1050~1125 ℃,应变速率0.2~10 s^-1时形成流变失稳。其原因是动态再结晶程度较低,流变应力较高。     

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。     

退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

铸态30Cr2Ni4MoV钢动态再结晶行为研究

利用Gleeble-1500D热模拟机模拟高温镦粗,研究铸态30Cr2Ni4Mo V钢在1 000~1 250℃、应变速率为0.001 s-1~0.1 s-1变形条件下的热变形行为。通过对实验数据分析,得到了该钢的流动应力曲线,高温塑性本构方程,热变形激活能,建立了铸态30Cr2Ni4Mo V钢动态再结晶动力学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型,为优化低压转子钢大锻件在高温条件下锻造加工工艺提供理论依据。     

超高强TB8钛合金高温塑性变形流变应力分析与本构方程

在Gleeble-3000热模拟试验机上进行等温恒速率热压试验(变形温度800~950℃,应变速率0.001~1.0 s-1),研究了TB8合金的高温塑性变形流变应力变化规律,建立了一个包含应变量的本构方程。结果表明,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;当ε·≤0.1 s-1时,TB8合金高温热压流变曲线为动态再结晶型流变曲线;热变形激活能Q、材料常数n、α、及ln A均与变形量有关;所建立的本构关系能较好的反应TB8合金高温低应变速率下的流变特征。     

LZ50钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-3500D热模拟试验机,在变形温度为870~1170℃,应变速率为0.05~3 s-1,最大变形量为60%的条件下,对LZ50钢进行等温恒应变速率的热压缩实验,研究应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立LZ50钢热变形时的本构方程和热加工图。结果表明:LZ50钢的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小,其动态再结晶型流变应力曲线可表述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段;热变形激活能为304.265 k J/mol,根据双曲正弦方程建立包含Z参数的峰值流变应力本构方程;将LZ50钢的热加工图与快锻液压机的技术参数及通过Deform模拟获得的优化工艺参数相结合可得,当压下量为15%~20%,在开始锻造的高温阶段1050~1150℃,可采用较高的应变速率0.5~3 s-1,随着锻件温度降低至870~1050℃,应适当降低应变速率至0.5~1.5 s-1以避开失稳区,整个变形过程的微观组织演变机制为动态回复。     

低合金钢Q345E高温热变形行为及动态再结晶图

应用Gleeble-1500D热模拟试验机对低合金高强度结构钢(HLSA)Q345E进行高温单道次热压缩试验,研究了不同变形参数(变形温度T、变形速率ε和变形量ε)下Q345E钢的变形抗力,分析了各变形参数对该钢变形抗力和动态再结晶的影响。结果表明:随着应变速率的提高和变形温度的降低,Q345E钢的流变应力显著增大;在应变速率较低、高温时,易发生动态再结晶;在应变速率较高、低温时,不发生动态再结晶。建立了Q345E钢热态变形过程中的高温塑性本构方程和动态再结晶图,为科学设计和有效控制Q345E钢的成形工艺提供理论依据。     

挤压态7075铝合金高温流变行为及神经网络本构模型

采用Gleeble1500D热模拟实验机研究挤压态7075铝合金在变形温度为250～450℃、应变速率为0.01～10s-1下单道次压缩过程的高温流变行为。结果表明:材料在350℃及以下变形时,流变应力曲线呈动态回复型;在温度为350℃以上、应变速率为0.1s-1时,流变曲线局部陡降明显;当应变速率为10s-1时,流变曲线发生波动,呈动态再结晶型;挤压态7075铝合金的流变应力曲线峰值应力及稳态应力均高于铸态合金的,且在变形温度较高时,挤压态材料更易于发生动态软化。基于BP神经网络建立挤压态7075铝合金的本构关系模型,预测值与实验值对比表明:所建立的本构模型整体误差在5.35%以内,拟合度为2.48%,该模型可以用于描述7075铝合金的高温变形流变行为,为该合金热变形过程分析和有限元模拟提供基础。     

TB9钛合金热变形本构方程的建立

使用Gleeble-3800热模拟试验机在850~1050℃、应变速率0.01~10 s~(-1)、变形程度为70%的条件下对铸态TB9钛合金进行热变形行为研究。通过Arrhenius双曲正弦方程和Z参数建立了TB9钛合金热变形的本构方程。结果表明:TB9钛合金流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高;在本试验条件下,TB9钛合金软化机制主要为动态再结晶,随温度降低动态再结晶现象变得明显;所建立的本构方程与试验值吻合较好,为TB9钛合金有限元模拟及制定锻造工艺提供了理论依据。