GH4720Li合金粗晶组织热变形细化预测研究

目的 研究不同变形参数下GH4720Li合金动态再结晶行为,建立GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶细化的预测模型,为铸态初轧GH4720Li合金锻造工艺参数制定、粗晶组织消除、细晶组织获得提供理论支撑。方法 在温度为1 030～1 150℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下,对铸态初轧GH4720Li合金粗晶组织进行了热压缩实验,分析了不同变形参数下合金的动态再结晶行为。研究了合金动态再结晶演化机制,构建了GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶预测模型和晶粒尺寸模型,并结合实验对模型的准确性进行了验证。结果 在合金热压缩过程中,流变应力表现出明显的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡特征,粗晶组织动态再结晶细化程度可以通过流变应力变化间接反映。根据应力–应变数据计算得到合金的热变形激活能为1 230.48 kJ/mol,确定了Z参数与峰值应变和临界应变之间的关系,发现峰值应变和临界应变与Z参数均呈线性关系。通过观察合金微观组织发现,在变形过程中发生了非连续动态再结晶和连续动态再结晶,2种变形机制共同影响着粗晶组织的演化,所建立的动态再结晶细化模型和动态...     

金属热变形微观组织精密控制的研究进展

大多数承力关键金属构件在其生产过程中均需经历热变形工步。探讨了典型金属结构材料热变形中3种主要动态再结晶机制的流变行为、微观组织演变特征,并对热变形间隔及热变形后的亚动态再结晶行为进行分析,提出了相应的微观组织控制策略。讨论了第二相颗粒对热变形微观组织演变的影响以及通过第二相颗粒实现微观组织控制的方法。对在热变形中及热变形后冷却过程中会发生相变材料的热变形微观组织演变规律进行了分析。分析热变形过程中的微观组织演变规律,并建立相应的数值模型是实现微观组织精密控制的有效途径,因此简要讨论了不同微观组织演变数值模型的特点及适用性。综合考虑动态再结晶、亚动态再结晶的演变过程以及第二相颗粒和相变的影响规律,并结合基于物理冶金基础理论微观组织演变数值模型是实现热变形微观组织精密控制的必由之路。     

基于热压缩的Cu-15Ni-8Sn合金动态再结晶行为研究

目的 获得Cu-15Ni-8Sn合金动态再结晶临界模型,描述热变形参数对动态再结晶晶粒尺寸的影响规律.方法 基于前期通过Gleeble-3500热模拟机得到的热压缩实验数据,分析Cu-15Ni-8Sn合金在不同热变形参数下的再结晶晶粒尺寸及流变应力数据,采用线性回归拟合等方式建立动态再结晶模型,并利用数值模拟与实验相结...     

Nb-Ti微合金高强钢动态再结晶动力学及临界条件

在Gleeble-3500 热模拟试验机上对Nb-Ti微合金高强钢进行了热模拟压缩试验,研究了其在变形温度为900~1 100 ℃、应变速率为0. 01~5 s-1 、最大变形量为70%条件下的动态再结晶行为。对流变曲线的分析及微观组织观察结果表明,低温高应变速率下流变曲线未显现出典型动态再结晶特征,但此条件下已发生动态再结晶。使用双曲正弦形Arrhenius关系计算的Nb-Ti微合金钢变形激活能为404 kJ/mol。利用加工硬化原理和Cingara-McQueen模型确定了动态再结晶初始临界应力和应变,分析了由Cingara-McQueen模型计算临界应力值偏高的原因,建立了临界应力、应变和Z参数之间的定量关系,得到了动态再结晶临界应力和应变方程:σ_c=0.335Z0.144,εc=0.005 9Z0.079。通过对θ-ε曲线进行分析,建立了最大软化速率处应变(εm)和变形条件的关系。在此基础上使用Avrami型动态再结晶动力学模型计算了不同变形条件下的再结晶体积分数,结果表明此模型可准确预测Nb-Ti微合金高强钢动力学。     

一定条件下Al-Mg-Si-Ti合金动态再结晶的临界应变研究

在变形温度为350~510℃、应变速率为0.001~10s-1条件下,在Gleeble-3500热模拟实验机上对AlMg-Si-Ti合金进行等温热压缩实验,以实验所得数据为基础,结合变形微观组织,确定了Al-Mg-Si-Ti合金热变形时发生动态再结晶的条件,建立了Al-Mg-Si-Ti合金动态再结晶峰值应变模型。采用加工硬化率的方法,利用lnθ-ε曲线的拐点特征和-(lnθ)/ε-ε曲线的极小值判据对再结晶峰值应变与临界应变关系进行了研究。结果表明:AlMg-Si-Ti合金热变形时在变形温度430~510℃、应变速率0.001~0.1s-1发生动态再结晶。Al-Mg-Si-Ti合金发生动态再结晶时的临界应变随应变速率的增大而增加,随变形温度的升高而降低。临界应变与峰值应变满足关系:εc=0.88εp。     

Inconel 718镍基高温合金热加工动态再结晶建模与计算

目的 建立Inconel 718镍基合金动态再结晶组织演变三维介观尺度计算模型.方法 采用Gleeble-1500型热力模拟试验机进行恒温恒应变速率压缩实验,获得Inconel 718高温合金热变形的真应力-应变曲线,并结合光学显微镜分析热变形后的材料的塑性流动规律与组织演化特征,获得材料参数.结果 基于流变和组织行为...     

GH3028镍基合金的热变形动态再结晶及微观组织演变

目的 研究GH3028镍基合金动态再结晶过程中的晶粒尺寸变化情况,明晰微观组织形貌的演变规律。方法 利用DST3000PC型动态热模拟实验机,在温度为1 050～1 300℃、应变速率为1×10^-3～1×10^-1 s^-1、最大应变量为58%的条件下对GH3028镍基合金进行热压缩实验,通过构建动态再结晶和晶粒尺寸演变数值计算模型并结合实验进行验证。结果 峰值应力随温度的上升而有所下降,在1050～1300℃温度范围内,温度越高,合金试样越容易趋于稳态,动态再结晶特点越为明显。通过对实验数据进行优化和拟合,根据峰值应力值计算出热变形激活能Q为516 kJ/mol,进而求解出热变形方程。建立动态再结晶模型及晶粒尺寸模型,观察动态再结晶过程中的微观组织,发现当温度、应变速率不变时,动态再结晶的体积分数随应变量的增大而增大。温度的提升会显著增大动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸。晶粒尺寸受温度和应变速率的双重影响逐渐趋于稳态变化。结论 通过对模型预测值与实际实验数据进行对比,发现该模型可以实现对晶粒尺寸变化的预测,模型预测平...     

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图

在变形温度为750～1000℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明：合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900～1000℃、应变速率0.04～0.16 s^-1,在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。     

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图EI北大核心

在变形温度为750~1000℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明:合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900~1000℃、应变速率0.04~0.16 s^(-1),在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。     

热锻过程中动态再结晶的数值模拟

在热锻过程中,由动态再结晶引起的微观组织演化是决定锻件最终性能的重要因素之一。基于更新的拉格朗日格式刚塑性有限元和考虑动态再结晶的粘塑性模型,建立了能够模拟变形过程、温度变化过程和动态再结晶过程的有限元方法,研制了轴对称有限元软件,并用该软件模拟26Cr2Ni4MoV小圆柱试样镦粗过程中由动态再结晶引起的微观组织演化。在软件中应用网格重新划分技术降低由于网格畸变引起的计算误差。模拟结果和实验结果符合良好。     

Nb47Ti合金热变形行为及微观组织

目的 研究Nb47Ti合金在变形温度为600～750℃、应变速率为0.001～1s?1条件下的热变形行为和微观组织。方法 采用Gleeble-3500型热/力模拟试验机进行等温恒应变速率压缩实验,获得Nb47Ti合金热变形的真应力应变曲线,并利用EBSD技术手段分析热变形后的微观组织。结果 Nb47Ti合金在变形温度小于650℃、应变速率小于0.1s?1下热变形的真应力-应变曲线为动态再结晶型曲线,变形温度大于等于700℃时呈现为动态回复型曲线;峰值应力随变形温度的升高和应变速率的减小而减小;在变形温度为650℃、应变速率为0.001 s?1下热变形组织以再结晶晶粒和亚晶粒为主,随着应变速率的增大,动态再结晶晶粒不断减少,而亚晶粒和变形晶粒增多,晶粒得到显著细化。当应变速率为0.1 s?1时,随着变形温度的增加,晶粒尺寸增大,变形温度升高至750℃,热变形组织中亚晶粒所占比例高达50.5%。结论 Nb47Ti合金是温度和正应变速率敏感材料,随变形温度的升高和应变速率的增大,变形过程中动态回复软化机制更为显著,低温、高应变速率下变形获得的再结晶晶粒尺寸小。     

TC11钛合金β相区热变形动态再结晶过程的研究EI北大核心

通过热压缩实验研究了锻态等轴组织的TCll钛合金在1030～1090℃和应变速率0．001～0．1s^-1范围内的流变行为和组织演变。分析了该合金在实验参数范围内变形的应力一应变曲线特征。热变形过程动力学分析获得了应力指数和激活能分别为4．05,172．3kJ·mol^-1,表明该组织的合金在口区热变形主要是位错的滑移和攀移过程。组织观察和电子背散射衍射（Electron Back Scattered Diffraction,EBSD）测试表明,热变形过程中组织演变以不连续动态再结晶过程进行。该过程中,稳态变形再结晶晶粒尺寸是变形温度和应变速率的函数,而稳态变形组织处于部分动态再结晶状态。通过分析该合金特殊的动态再结晶动力学过程,建立了由原始晶粒尺寸修正的Avrami动态再结晶动力学方程。经验证,与实验数据吻合较好。     

TC11钛合金β相区热变形动态再结晶过程的研究

通过热压缩实验研究了锻态等轴组织的TC11钛合金在1030~1090℃和应变速率0 001~0 1s-1范围内的流变行为和组织演变.分析了该合金在实验参数范围内变形的应力-应变曲线特征.热变形过程动力学分析获得了应力指数和激活能分别为4 05,172 3kJ·mol-1,表明该组织的合金在β区热变形主要是位错的滑移和攀移过程.组织观察和电子背散射衍射(Electron Back Scattered Diffraction, EBSD)测试表明,热变形过程中组织演变以不连续动态再结晶过程进行.该过程中,稳态变形再结晶晶粒尺寸是变形温度和应变速率的函数,而稳态变形组织处于部分动态再结晶状态.通过分析该合金特殊的动态再结晶动力学过程,建立了由原始晶粒尺寸修正的Avrami动态再结晶动力学方程.经验证,与实验数据吻合较好.     

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的热变形行为和微观组织

采用热模拟实验对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金在应变速率为0.001～10s-1、变形温度为380～470℃的条件下进行了热压缩实验.研究了实验合金的流变应力行为和微观组织演变.结果表明:流变应力随变形温度升高而下降;随应变速率增加峰值应力也相应增加.随变形温度升高和应变速率降低,合金动态再结晶的程度加深,亚晶尺寸变大.含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金,形成了Al3Sc弥散相,该相可强烈抑制再结晶.合金主要软化机制为动态回复伴随动态再结晶.     

Haynes242高温合金热加工图及再结晶行为研究

目的 Haynes242高温合金由于弹性模量几近恒定,膨胀系数低,被广泛应用于生产航空发动机高温密封环件。但是,由于Haynes242合金中Cr、Ni、Mo合金元素含量高,使得其热加工成型性对工艺参数极度敏感。因此,探索其最优热加工工艺参数,以期提高该合金热加工成型件的质量。方法 采用Gleeble热模拟试验机研究Haynes242合金在950~1 100 ℃温度范围内和0.001~1 s^–1的应变速率条件下的热变形行为。随后,通过光学显微镜分析各变形条件下Haynes242合金的微观组织演变规律。结果 通过对Haynes242合金能量耗散图和失稳图的绘制,获得了该合金在不同变形量下的热加工图。通过分析Haynes242高温合金的热加工图及显微组织的演变规律,发现该合金材料的再结晶行为对变形速率和变形温度非常敏感。高温、低应变速率时发生动态再结晶程度最大,材料的可加工性更好。结果显示,Haynes242高温合金的最佳热变形工艺参数为1 050~1 100 ℃/0.001 s^–1。结论 基于Poliak和Jonas提出的临界再结晶模型,确定了Haynes242合金的临界再结晶应变模型。此外,还揭示了变形温度和变形速率对动态再结晶行为的影响机制。     

金属材料动态再结晶模型研究现状

动态再结晶是热塑性变形过程中重要的材料软化、晶粒细化、组织控制和塑性成形能力改善方法,而材料发生动态再结晶过程形成的组织结构直接决定其综合性能,因此,长期以来动态再结晶一直是热成形过程中的研究热点。概述了动态再结晶的物理机理,介绍了位错密度模型、动力学模型和微观组织演化数值模拟,并对目前研究现状进行分析,展望其未来发展前景。     

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。     

微合金钢回温变形时的组织转变和铁素体动态再结晶行为

采用GLEEBLE 3800热模拟机进行回温变形热压缩实验,研究回温温度对微合金钢组织转变和铁素体动态再结晶行为的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和背散射电子衍射观察实验钢的微观组织和晶粒取向,并对形变时的应力-应变曲线进行分析。结果表明:实验钢回温变形可获得超细晶组织,晶粒平均等效直径约2μm;在回温过程中变形发生动态回复形成亚晶组织,峰值温度变形发生铁素体动态再结晶形成超细晶粒;动态再结晶机制包括晶界迁移和亚晶的转动生长,回温到700℃和750℃时以前者为主,再结晶不充分,保留了条带状变形铁素体,800℃变形时,两者共同作用,形成均匀的等轴状超细晶组织;通过线性回归计算得到实验钢峰值温度变形时铁素体动态再结晶激活能Qd=250.18kJ/mol。     

Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金热压缩变形研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,对Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃、最大变形程度为60%条件下,进行恒温压缩模拟实验研究.分析了实验合金在高温变形时的流变应力、应变速率及变形温度之间的关系,研究了变形温度对合金显微组织的影响.计算了合金高温热压缩变形时的应力指数n、应力参数α、结构因子A以及平均热变形激活能Q.结果表明:合金的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.当变形温度高于750℃时,合金流变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,合金显微组织为完全的动态再结晶组织.合金的热加工宜在应变速率为0.1～1s-1、温度为700～800℃范围内进行.     

含钪Al-Zn-Mg合金的热变形行为和显微组织EI北大核心CSCD

采用Gleeble-1500热模拟试验机对含钪Al-Zn-Mg合金进行热压缩实验,研究了合金在不同热压缩条件下的热变形行为和显微组织。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用Zener-Hollomon参数来描述,其热变形激活能为150.25kJ/mol。在变形温度为380℃,应变速率为1s-1条件下,合金组织中存在大量的位错墙,表明发生了动态回复现象。随着变形温度的升高,当温度为500℃时,合金中出现了再结晶晶粒,说明主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶。