基于热加工图的双相不锈钢热成形机制及工艺优化

采用Gleelbe-3500热力模拟试验机对2507双相不锈钢在900～1 150℃,以0.01～10 s^-1的应变速率进行了单向热压缩试验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响。根据热压缩变形时的真应力-真应变曲线获得双相不锈钢基于动态材料模型理论的热加工图,并通过金相检验对热加工图进行验证。结果表明：2507双相不锈钢的真应力-真应变曲线有两个特征,即高温或应变速率较大时的动态回复和低温或应变速率较小时的动态再结晶。根据热变形方程计算得到该双相不锈钢的热变形激活能Q为473.01 kJ/mol,并构建了峰值应力本构方程。结合不同变形条件下的应力-应变曲线和显微组织,建立了2507双相不锈钢的热加工图,并确定了其最佳的热加工工艺区间为变形温度950～1 100℃,应变速率0.01～0.85 s^-1,该区域的功率耗散系数均大于0.3,发生了明显的奥氏体动态再结晶。     

GH1016合金热变形本构方程及临界变形条件

为了研究GH1016合金的高温热变形行为,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行变形温度在1000～1150℃范围内,应变速率为0. 1～10 s-1,总压缩变形量为60%的热压缩试验,通过获得的真应力-真应变曲线研究了其变形行为。研究结果表明:真应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加。在一定的变形温度下,随着应变速率的增加,峰值应力和峰值应变均增加;在一定的应变速率下,随变形温度的升高,峰值应力和峰值应变减小。根据真应力-真应变曲线中的峰值应变和峰值应力数据,利用数据拟合的方法分别求得了GH1016合金的热变形本构方程和临界变形条件方程。在本实验条件下,GH1016合金发生动态再结晶的热激活能为456. 55 k J·mol-1。     

铸态Cr5钢热变形行为及热加工图的研究

以支承辊常用材料铸态Cr5钢为研究对象，在单道次热压缩试验的基础上，对其在不同试验参数下的热变形行为及热加工图进行分析研究。试验中，变形温度为850～1220℃,变形速率为0.01～1 s^-1,真应变为0.7。利用试验数据绘制了铸态Cr5钢的真应力-真应变曲线，得出影响流变应力的因素。并通过拟合曲线计算了各待定材料系数，给出了铸态Cr5钢的流动应力方程。最后，基于真应力-真应变曲线，绘制了0.1～0.6应变范围内的热加工图。结果表明：提高变形温度以及减小应变速率可以降低Cr5钢的流变应力，有助于动态再结晶的发生；而随着应变的增加，失稳区域与功率耗散因子变大。Cr5钢高温下最适宜的加工参数区间为：变形温度为1000～1200℃,应变速率为0.03～0.37 s^-1。     

氮强化高锰奥氏体钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在温度为1253～1423K,应变速率为0.1～10s-1的条件下对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,观察了变形后的组织.试验结果表明,流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大.真应变为0.6时,在1423K、应变速率在0.1～10s-1之间的试样均已发生完全动态再结晶;在1373K以下变形时,应变速率在0.1～10s-1之间,试样发生部分动态再结晶.动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的升高而减小.32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢的热变形激活能Q值为469.03kJ/mol,并获得热变形方程.     

工业纯铝的热变形组织演化

采用Gleeble-1500热模拟机研究了工业纯铝高温压缩变形的组织演化行为,采用光学显微镜及透射电镜研究了纯铝在不同压缩变形条件下的组织形貌特征.结果表明,在应变速率为10-2s-1,变形温度为220、300℃时,真应力-真应变曲线呈稳态特征,材料发生了动态回复;当变形温度大于380 ℃时,材料发生了动态再结晶;在变形温度为460 ℃时,应变速率为10-3～1 s-1条件下变形时发生了动态再结晶;动态再结晶机制主要是连续动态再结晶,同时有少量表现为几何动态再结晶.     

Incoloy825高温合金热变形行为及动态再结晶模型

采用Gleeble-3800热模拟试验机，对Incoloy825高温合金在应变为0.92、温度为950～1150℃和应变速率为0.001～1 s^-1条件下进行单道次压缩试验。依据真应力-真应变曲线建立了动态再结晶临界方程和动态再结晶动力学模型。结果表明，Incoloy825高温合金热变形对温度和应变速率较为敏感，真应力-真应变曲线整体满足硬化-软化-稳态的流变过程，动态再结晶是Incoloy 825高温合金材料的主要软化机制。在热变形过程中，动态再结晶临界应变随变形温度的升高和应变速率的降低呈减小趋势。对动态再结晶动力学模型进行分析发现，动态再结晶百分含量随变形温度的升高和应变速率的降低而增大，表明高变形温度和低应变速率对动态再结晶具有促进作用。     

40Cr钢的形变热处理行为

利用Gleeble1500热/力学模拟实验机,对40Cr钢进行了变形温度为710～1050℃,变形速率为0.1～1.0 -1,变形量为0.7的热模拟单向压缩试验。分析了40Cr钢在热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明,该钢在950～1050℃变形过程中发生奥氏体动态再结晶,在710～800℃变形过程中发生应变奥氏体加速铁素体析出。     

GH625镍基合金的高温压缩变形行为及组织演变

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究GH625合金的高温压缩变形行为,获得合金在温度为1000～1200℃、应变速率为10-2～10s-1的条件下的真应力—应变曲线,并在考虑摩擦和变形热效应的基础上对真应力—应变曲线进行修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,得到合金的高温材料常数:Q=635.38kJ/mol,α=0.008404MPa-1,n=3.52。通过非线性回归建立GH625合金包含应变量的高温变形本构模型。在应变速率为0.1s-1时,随着热变形温度的升高,合金发生动态再结晶的体积分数随之增加,在1000～1100℃发生部分动态再结晶,当温度达到1200℃时,发生完全动态再结晶,此时平均晶粒尺寸约为22.21μm。     

ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图

研究了ZK31-1.5Y镁合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热压缩变形特性,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线确定了该合金在实验条件下的热变形机制及最佳工艺参数。结果表明:ZK31-1.5Y合金的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶和动态回复软化机制为特征,峰值应力和稳态应力随变形温度的降低或应变速率的升高显著增加。合金功率耗散图和失稳图中分别包含了3个效率峰值区和1个马鞍形流变失稳区,峰区效率范围为38%~65%,叠加后形成的加工图给出了实验参数范围内热变形时的最优工艺参数,其热变形温度为350~450℃、应变速率为0.1~1 s-1。当应变量由0.1~0.6逐渐增大时对加工图分布规律影响不大。     

GH4141高温合金热变形行为及组织演变

通过热压缩实验研究了经均匀化处理后的GH4141合金在变形温度为1000～1200℃和应变速率为0.01-5 s^-1条件下的热变形行为,构建了GH4141合金的热变形本构方程,并分析了热变形过程中微观组织的演变规律。结果表明,GH4141合金的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的升高和应变速率的减小而显著降低。当变形温度为1100～1150℃时,由于动态再结晶的发生,动态软化逐渐与加工硬化达到平衡,流变应力基本不变,真应力-真应变曲线趋于平稳状态。基于Zener-Hollomon参数的双曲正弦模型可以很好地描述GH4141合金热变形过程中峰值应力与变形温度和应变速率的关系。GH4141合金热变形过程中的再结晶程度随着变形温度升高、应变速率减小和变形量增加而增加。当变形温度≥1100℃,应变速率为0.01～0.1 s^-1,变形量≥50%时,合金发生完全动态再结晶。     

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130 ℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080 ℃,应变速率0.0001~0.004 s^-1。     

Al-Mg-Si 合金的高温流变过程动态再结晶研究

采用热力模拟试验机对Al-0.83Mg-0.59Si铝合金进行热压缩实验,研究了变形温度300～500 ℃、变形速率0.001～10 s-1下材料的动态再结晶行为。实验得到Al 0.83Mg 0.59Si合金在300～500 ℃变形时,软化机制以动态再结晶为主;流变应力会随着变形温度的降低和变形速率的升高而升高,较低变形速率下,动态再结晶行为更充分,应力软化现象更明显。统计实验所得流变应力曲线数据,建立了热变形本构方程,确定了合金热变形激活能Q为480.243 kJ/mol 。基于加工硬化率曲线,建立了其动态再结晶临界应变模型。结果表明,Al-0.83Mg-0.59Si铝合金的流变应力随温度的升高和变形速率的降低而降低,动态再结晶是其主要的软化机制。临界应力与峰值应力存在线性关系：σc=0.85σp-5.061 58。引入Zener Hollomon参数来描述变形条件对临界条件的影响,得到临界应变与Z参数的关系为：εc=0.000 134Z0.051 64。     

超高强DP980钢的动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强DP980钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为900~1 200℃、应变速率为0.05~30s~(-1)条件下的动态再结晶行为,分析了变形温度和应变速率对真应力-真应变曲线的影响。结果表明:超高强DP980钢在变形过程中,存在动态再结晶和动态回复两种软化机制,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越容易发生;同时,得到了发生动态再结晶时的形变激活能,建立了峰值应变模型、动态再结晶临界应力模型和动态再结晶动力学模型。     

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。     

30CrNi3MoV钢动态再结晶行为及其模型的构建

根据Gleeble-3500热模拟试验机测量30CrNi3MoV钢的真应力-真应变曲线,系统研究了应变速率为0.01、0.1 s^-1时钢材的动态再结晶行为,并构建了其动态再结晶模型。结果表明:30CrNi3MoV钢在高温小应变速率下更容易发生动态再结晶,其热变形激活能为328.2 kJ/mol;通过加工硬化率随流变应力变化曲线(θ-σ)的拐点确定临界应变,可得动态再结晶临界应变方程为ε_c=0.001 22Z^0.175;构建的动态再结晶体积分数及其平均晶粒尺寸模型能够较好地预测试验钢的动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸;当应变速率为0.1 s^-1、变形温度为1050 ℃时,试验钢的晶粒最细小、均匀,平均晶粒尺寸约为19.9 μm。     

S34MnV钢的高温压缩变形行为实验

针对大型船用曲轴曲拐所用材料S34Mn V合金钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对其进行高温压缩实验,研究了S34Mn V合金钢在变形温度为950~1250℃、应变速率为0.001~10 s-1和压缩变形量为70%条件下的高温变形行为,得到了其真实应力-应变曲线。分析了变形温度、应变速率对S34Mn V合金钢高温流变行为的影响。结果表明,变形温度和应变速率对流动应力影响显著,流动应力随变形温度升高而下降,随应变速率增大而上升;低的应变速率、高的变形温度,更易于动态再结晶的发生,有利于降低流动应力。     

热变形条件对P92钢动态再结晶组织及机制的影响

采用Gleeble-1500D热力模拟压缩试验机,研究P92锻态料在温度900℃～1300℃、应变速率0.5s-1～25s-1、变形程度50%条件下的热变形行为,分析热变形参数对应力-应变曲线、动态再结晶组织演变规律和机制的影响,获得了动态再结晶分数和动态再结晶晶粒尺寸。结果表明,P92钢动态软化机制有动态回复、不连续动态再结晶和几何动态再结晶3种方式。动态再结晶分数随温度的升高而增大,且随着应变速率的增大,发生不连续动态再结晶的温度范围扩大。采用提高热变形温度和高应变速率的改进工艺,可获得P92钢优良的组织和性能。     

挤压Mg-Li-Zn-Ce-Y-Zr合金的热变形行为

在温度T=250~450℃,应变速率为0.001~10s-1的条件下,利用Gleeble-3500热模拟试验机对挤压Mg-7.8%Li-4.6%Zn-0.96%Ce-0.85%Y-0.30Zr合金进行高温热压缩试验,分析流变应力曲线特点。合金的流变应力曲线表现出动态再结晶特征,动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制。流变应力峰值随温度的降低和应变速率的增大而升高。稀土相化合物和α相促进β相的动态再结晶,使α相再结晶减缓。在热变形过程中动态再结晶迅速,流变应力曲线表现为临界应变较小,加工硬化迅速被动态软化所掩盖。     

BT25钛合金β相区动态再结晶行为及数值模拟

利用Gleeble-3500 型热模拟试验机对BT25 钛合金进行单道次等温压缩实验,分别采用Najafizadeh-Jonas 加工硬化率模型和Cingara-McQueen 流变应力模型研究了合金在变形温度1040～1100℃,应变速率0.001～1 s-1 和最大压下率为60％的条件下动态再结晶的临界条件,分析真...     

铝合金6061的热变形力学行为与微观组织演化规律

对于具有柱状晶的铝合金6061进行了圆柱体热压缩实验研究。通过实验获得了该种材料在不同温度不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律。应用峰值应力的实验结果计算出了该材料热变形过程的激活能,计算了每个实验条件的Z参数,得到了铝合金6061的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式。结果表明,当Z参数等于2×1026/s时热压缩实验过程动态再结晶引起的晶粒细化效果最好。