AlFeCoNiMo0.2高熵合金热变形行为及热加工图

目的 确定AlFeCoNiMo0.2高熵合金的热加工工艺参数,为该合金热挤压工艺的制定及优化提供有效依据.方法 采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为900～1150℃,应变速率为0.001～1 s-1,真应变量为0.6的条件下对AlFeCoNiMo0.2高熵合金进行热压缩实验.基于Arrhennius模型对热压缩实验数据进行拟合,建立AlFeCoNiMo0.2高熵合金的Arrhennius本构方程,并绘制AlFeCoNiMo0.2高熵合金在不同真应变下的热加工图.结果 AlFeCoNiMo0.2高熵合金的流变应力值与应变速率呈正相关,与变形温度呈负相关;Arrhennius热变形本构方程的平均相对误差为3.97％;该合金热加工图中的流变失稳区分别为900～1120℃/0.1～1 s-1和1120～1150℃/0.2～1 s-1;热加工安全区为1075～1150℃/0.001～0.01 s-1;最佳热加工工艺参数为:1090～1125℃/0.001～0.002 s-1.结论 AlFeCoNiMo0.2高熵合金的热变形过程为加工硬化和动态再结晶为主的动态软化,建立的Arrhennius本构方程可较好地描述该合金的热变形行为,绘制的热加工图可为该合金热挤压工艺的制定及优化提供有效指导.     

2195铝锂合金热变形流变行为与热加工图研究

目的 研究2195铝锂合金在实验温度360~510 ℃、应变速率0.01~10 s⁻¹条件下的热压缩变形行为,建立其本构模型及热加工图,获取该合金的安全加工工艺参数。方法 采用Gleeble−3500热模拟试验机进行热变形实验,分析合金的流变行为及热加工图,结合微观组织阐述其热变形机理,并对所得最优参数进行热挤压实验验证。结果 2195铝锂合金的流变应力随变形温度增加而减小,随应变速率增加而增加;其热激活能Q为203.643 9 kJ/mol、结构因子A为1.943 9×10¹⁴、应力因子α为0.013、应变硬化指数n为5.883 9。确定合金的主要失稳区工艺参数区间为379~420 ℃、0.75~10 s^–1和480~510 ℃、1～10 s⁻¹,安全加工区间为440~510 ℃、0.01~0.25 s⁻¹。铸态2195铝锂合金的屈服和抗拉强度分别仅为(179±6)MPa和(239±11)MPa,经热挤压实验后分别达到(605±6)、(633±3)MPa,分别提高了3.5和2.6倍;铸态合金的显微硬度仅为(115±1)HV,热加工后型材达到(178±4)HV,相较于铸态合金增加了54%。结论 2195铝锂合金的流变行为符合正应变速率敏感特征,其安全加工区域集中在高温低应变速率区,主要发生了动态再结晶,实验型材在此区域表现出卓越的力学性能。     

铸态Mg−2Sc−2Y−0.5Zr合金热压缩行为及热加工图

目的 研究铸态合金Mg?2Sc?2Y?0.5Zr合金热压缩行为及热加工图,根据合金的用途和再结晶程度,确定最佳热加工艺参数,为合金后续变形提供参考。方法 通过实验设计合金成分,称取一定质量的纯镁锭和二元中间合金,在真空熔炼炉中加热至760 ℃,保温至熔化,搅拌,静止,然后在钢磨具中空冷,得到合金锭。实际成分通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测定;切取合适大小的铸锭进行X射线衍射实验。用于热压缩的铸态样品为圆柱形试样(?10 mm×15 mm) ,在进行热压缩实验前,对所有样品表面进行抛光。使用Gleeble?3800热压缩模拟试验机对铸态Mg?2Sc?2Y?0.5Zr合金进行热压缩试验,变形温度为573~723 K,应变速率为0.001~1 s^?1。经热压缩后将各试样立即进行水淬,以保持压缩变形组织。将压缩样品沿着纵轴切割压缩样品,然后抛光、蚀刻,并使用扫描显微镜进行检查,以观察微观结构的演变,计算该合金的变形激活能,并构建合金高温变形的本构方程,建立真应变为0.5时的热加工图。结果 得到了铸态Mg?2Sc?2Y?0.5Zr合金热变形本构方程及真应变为0.5时的热加工图,合金热变形发生了动态回复和动态再结晶,合金的热变形激活能Q为198.58 kJ/mol。结论 根据用途和再结晶程度,铸态Mg?2Sc?2Y?0.5Zr合金的最佳加工参数为变形温度623~673 K、应变速率0.001~0.01 s^?1,以及变形温度723 K、应变速率0.001~1 s^?1。     

含稀土H13钢热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机在900~1 200℃、0.01~10s~(-1)的实验条件下,对含稀土H13进行了热压缩。根据获取的流变应力曲线,建立了含稀土H13钢的高温热变形本构方程及热加工图,并分析了变形后的金相组织。结果表明,在高应变速率下流变应力曲线说明了含稀土H13钢具有断续再结晶行为,稀土的加入显著提升了H13钢的应力值,经计算含稀土H13钢的热激活能为573kJ/mol,适宜的热加工参数为1 050~1 200℃、应变速率0.01~1s~(-1)。稀土的加入拓宽了H13钢的热加工参数范围。     

挤压态AZ40镁合金热变形行为及热加工图分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机对挤压态AZ40合金进行热压缩实验,分析压缩后不同温度真应力-应变曲线的变化趋势,得到流变应力受变形温度和应变速率等因素的影响规律;在双曲正弦关系的基础上构造挤压态AZ40合金的本构方程,在动态材料模型(DMM)基础上建立挤压态AZ40合金的热加工图,从而确定挤压态AZ40镁合金的热变形加工范围.结果表明:明显的动态再结晶是挤压态AZ40镁合金流变曲线的特点,在压缩过程中,随变形温度的升高,挤压态AZ40镁合金的峰值应力减小;随应变速率升高,挤压态AZ40镁合金的峰值应力增大.当变形温度相同时,动态再结晶晶粒比例随着应变速率的升高而降低;当应变速率相同时,动态再结晶晶粒大小随着变形温度的升高而增大.粗大的未再结晶晶粒有明显的<1010>‖ND和<21-1-0>‖ND两种取向,而再结晶晶粒取向随机;通过热加工图及组织分析,确定了最佳的加工工艺为T=573 K,ε·=0.1 s-1.     

HMn62-3-3合金的热变形行为及热加工图

通过Gleeble-1500热模拟机在500~600℃、应变速率0.01~10s~(-1)条件下的近等温热模拟压缩试验,建立合金本构方程和热加工图。结果表明:HMn62-3-3合金在热变形过程中发生动态再结晶行为,其峰值应力随变形温度的升高或应变速率的降低而降低;采用Arrhenius方程能够较好地拟合HMn62-3-3合金的流变行为,其热变形激活能为201.525kJ·mol~(-1);根据DMM模型,计算并建立了HMn62-3-3材料的热加工图,由此确定热变形过程中的最佳工艺参数为变形温度610~640℃,应变速率为2~10s~(-1)。     

一种新型近β型Ti-5.5Mo-6V-7Cr-4Al-2Sn-1Fe合金热变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对一种新型近β型Ti-5.5Mo-6V-7Cr-4Al-2Sn-1Fe(质量分数/%)钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。变形温度范围为:655~855℃,应变速率范围为:0.001~10s^-1 ,最大真应变为0.8。根据实验数据,建立了该合金的高温流变应力模型,计算出热变形激活能约为255kJ/mol,并绘制出热加工图。结合热加工图与材料的显微组织分析可知,在高应变速率(1~10s^-1 )条件下变形时,在热加工图上表现为材料的功率耗散值(η)低,为失稳区域,易产生绝热剪切带与局部塑性流动、开裂等现象。在应变速率小于0.01s^-1 和相变点( T β)温度以下(655~755℃)进行热变形时,组织变化主要以动态回复为主;在应变速率小于0.01s^-1 和 T β以上(755~855℃)进行热变形时,组织发生动态再结晶,且随着温度的升高,新产生的再结晶晶粒逐渐长大。在相变点附近(755~770℃),变形速率为0.001~0.003s^-1 区域内变形时,功率耗散值达到最大值,组织发生动态再结晶,该区域为合金热变形的“安全区”。     

冷拔态GH4738合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究紧固件用冷拔态GH4738合金棒材在不同工艺参数下的热变形行为,为紧固件热加工工艺参数优化提供理论指导。方法 采用Gleeble-3500热模拟实验机对冷拔态GH4738合金棒材在变形温度1 000~1 080 ℃、应变速率1~10 s⁻¹条件下进行了热压缩实验,变形量为50%。计算了该合金的材料常数和变形激活能Q,建立了基于峰值应力的冷拔态GH4738合金的本构方程,根据动态材料模型理论绘制了冷拔态GH4738合金的能量耗散图和失稳图,获得了合金在不同应变下的热加工图,并讨论了显微组织演变情况。结果 冷拔态GH4738合金的流变应力随着变形温度的增加或应变速率的减小而降低。线性回归的相关系数证实了描述该材料热变形行为的本构方程的准确性。基于冷拔态GH4738合金的热加工图及显微组织验证结果可得,冷拔态GH4738合金的主要失稳区工艺参数区间为1 000~1 035℃/0.12~3 s⁻¹,1 030~1 072℃/ 0.25~10 s⁻¹和1 075~1 080 ℃/2.72~10 s⁻¹。热加工较佳工艺条件为1 000~1 028 ℃/0.02~0.14 s⁻¹和1 040~1 080 ℃/ 0.06~0.74 s⁻¹。结论 通过对冷拔态GH4738合金热变形本构方程和热加工图进行研究,获得了冷拔态GH4738合金优化的热变形工艺参数,可用于指导冷拔态GH4738合金的紧固件热加工成形。     

锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法 采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果 锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987～1 027℃/0.026～0.01 s^-1和1 070～1 100℃/0.026～0.01 s^-1,最优热加工参数分别为1 000℃/0.01 s^-1和1100℃/0.01s^-1。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合...     

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的 研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法 在变形温度900~1 200 ℃和应变速率0.01~10 s⁻¹条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果 30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s⁻¹),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论 根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1 100~1 180 ℃、应变速率0.01~0.5 s⁻¹确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。     

热处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr合金拉伸性能的影响

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比,固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相,导致合金的塑性降低;与上述两种热处理相比,固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的α_wgb相,使合金的强度和塑性显著提高,其抗拉强度达到1421 MPa,断后伸长率为7.7%;与次生α相的体积分数相比,其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小,合金的强度提高。     

基于摩擦修正的 TA15 钛合金热变形行为及加工图

目的采用Gleeble-3500热模拟实验机,研究TA15钛合金在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的热压缩流变行为及变形组织。方法采用一种简单有效的方法修正了TA15钛合金热压缩实验中摩擦引起的误差;计算出了TA15钛合金的应力指数和热变形激活能,建立了含有Z参数的双曲正弦函数形式本构方程;基于Murty准则,建立了其加工图。结果TA15钛合金的热压缩流变行为可采用含有Z参数的双曲正弦函数形式本构方程来描述,其平均变形激活能为625.884 kJ/mol;通过分析热加工图,确定了最优热变形工艺参数为:T=950℃,ε=0.01 s-1。结论研究结果可为TA15钛合金的塑性变形数值模拟提供基础,对合理制定热加工工艺具有重要指导意义。     

铸态GH4175合金高温变形行为及热加工图研究

目的 建立铸态GH4175合金的本构模型以预测材料变形过程中的流动应力,绘制其热加工图,用于优选铸态GH4175合金热变形的工艺参数.方法 采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机对铸态GH4175合金试样在不同的变形温度和应变速率下进行热模拟压缩试验,获得流动应力-应变曲线.结果 GH4175合金的流动应力随变形...     

Ti-10V-2Fe-3Al合金热变形的研究

利用Gleeble3500热模拟试验机对Ti-10V-2Fe-3Al合金两种状态在不同变形温度及不同变形速率条件下的热变形行为进行了研究。结果表明，不同初始状态对合金的应力应变行为影响较大，经过固溶处理后在低于相变点变形时合金的流变应力比较高，但在高于相变点变形时流变应力没有明显差异；合金的应力指数与合金的状态和应变速率有关，大概以0．1s^-1为界分为低应变速率和高应变速率两部分；合金的表观激活能与材料的状态、变形温度及变形速率有关。当两种状态下的合金在温度为650～800℃、应变速率为0．001～0．1s^-1范围内变形时，β相内只发生动态回复，而α相除了发生动态回复外还可能发生动态再结晶；合金在相变点以上变形时只存在着单一的动态回复机制。     

Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金的热变形行为

使用Gleeble-1500D型热模拟试验机,对挤压态Mg-9Li-3A1-2.5Sr合金进行热力模拟实验(变形温度为200-350℃,应变速率为0.001-1 s^-1),分析了材料的流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立了该合金热变形过程中的本构方程,计算了该合金的热加工图,并结合显微组织观察对加工图进行了分析.结果表明:材料的流变应力随着应变速率的增加而增加,随着温度的升高而下降;用双曲正弦函数关系式能很好地描述材料在热变形过程中的稳态流变应力;对热加工图的分析结果表明,在实验参数范围内材料的最佳理论热加工区为260-300℃和0.01-1 s^-1.材料的超塑性加工区为340-350℃和0.003-0.01 s^-1。     

固溶温度对Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr钛合金的组织和拉伸性能的影响

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近,随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失,随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配,气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。