AZ31B镁合金在高应变速率下的热压缩变形行为和微观组织演变

采用Thermecmastor-Z热模拟试验机在变形温度为200~520℃、应变速率为2~60 s-1条件下对AZ31B镁合金厚板进行热压缩变形试验,压缩变形量为60%。结合变形后的微观组织以及热压缩真应力-真应变曲线,分析应变速率和变形温度等工艺参数对其微观组织演变的影响。结果表明:当变形温度高于320℃时,AZ31B镁合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特性。当应变速率一定时,流变应力随温度升高而降低;当变形温度一定时,流变应力在高温低应变速率(低于15 s-1)下随应变速率增大而增大。变形后的微观组织显示,压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,动态再结晶体积分数随应变速率的增加而增大。另外,变形组织的均匀性受变形温度的影响十分显著。在热压缩实验的基础上,在温度为300~330℃时对板材进行单道次大压下量的热轧,获得的板材具有均匀细小的晶粒及优异的力学性能。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩行为及晶粒尺寸的研究

采用Gleeble-3500热压缩实验机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度360～480℃、应变速率0.001～1 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行高温压缩实验研究。分析了应变速率和变形温度对该合金在高温变形时流变应力的影响,引入温度补偿应变速率因子Z构建合金高温流变应力的本构方程;研究了合金在不同压缩条件下的组织变化及动态再结晶晶粒尺寸,为后续有限元组织模拟提供了实验依据。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线具有动态再结晶曲线的特征。动态再结晶的再结晶晶粒尺寸随温度的降低、应变速率的增大而减小;而且峰值应力也随再结晶晶粒尺寸的减小而增大。     

应变速率对3003铝合金热变形动态再结晶组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为400℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,获得热变形过程中的真应力-真应变曲线。结果表明:应变速率ε≥1.0 s-1时,实际变形温度高于预设温度,产生变形热效应。合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的升高而增加,在较高应变速率条件下(ε≥1.0 s-1),流变应力曲线出现锯齿形波动,合金发生了不连续动态再结晶。利用光学显微镜和透射电镜分析了应变速率对3003铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,当应变速率为10.0 s-1时,由于变形热效应的作用,合金也发生了动态再结晶。低应变速率(ε≤0.1 s-1)条件下,提高应变速率可以明显细化晶粒,并且在相同应变下,动态再结晶体积分数随应变速率的增大而减小,综合考虑动态再结晶晶粒的大小和组织均匀性,较佳的应变速率为0.1 s-1。     

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。     

端子连接器用Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,采用等温压缩试验,研究了Cu-Fe-P-Zn-Sn-Mg合金在变形温度为750~950℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的流变应力的变化规律,测定了其真应力-应变曲线,并分析了合金在热压缩过程中的组织演变规律。结果表明,合金的真应力-应变曲线具有典型的动态再结晶特征,其流变应力随变形温度的降低以及应变速率的提高而增大,且变形温度越高、应变速率越小,合金越容易发生动态回复和再结晶。在试验基础上,计算并建立了合金热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率之间关系的热压缩高温变形本构方程。     

热变形条件对2124铝合金流变应力和显微组织的影响

采用Gleeble热模拟试验机对2124铝合金进行热压缩试验,通过分析合金在高温塑性变形过程中的流变应力变化规律,以及利用光学显微镜和透射电镜观察合金在热变形过程中的显微组织演变,探讨了不同变形温度和应变速率对合金热塑性变形能力的影响。结果表明,2124铝合金在热变形中的流变应力稳态值随热变形温度的升高或应变速率的减小而增大,可用双曲正弦形式的本构方程来描述热变形条件和流变应力的关系,合金的变形激活能为170.13 k J/mol。在较低变形温度或较高应变速率下,热变形后合金组织中存在大量位错缠结和位错墙,软化机制主要为动态回复。随变形温度的升高或者应变速率的降低,该合金组织中出现了再结晶晶粒,软化机制逐渐向动态再结晶转变。     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

镍基粉末高温合金热加工变形过程中显微组织不稳定性对热塑性的影响

采用单轴热压缩实验,研究了热等静压态镍基粉末高温合金FGH98的热加工变形行为。观察了形变过程中的合金组织演变,分析了显微组织不稳定性对热塑性的影响。热压缩实验在等温、恒应变速率下进行,真应变分别为0.2、0.4和0.6,温度分别为1060、1105、1138和1165℃,应变速率分别为0.01、0.1、1和10 s-1。结果表明,随着真应变的增加,合金的真应力-真应变曲线上出现硬化-软化-稳态流变阶段。在低于g′相完全溶解温度、合金处在稳态流变或高应变条件下时,发生应变诱发动态再结晶并形成特殊形态的g+g′显微双相晶粒组织。晶粒尺寸细小,达到1.2~6.8μm,合金显示良好的热塑性。分析了变形过程中晶粒尺寸和流变应力的变化和g+g′显微双相晶粒组织形成机理,并对热加工过程中显微组织调控的可能性进行讨论。     

建筑Al-Mn-Er-Zr合金屋面板的热变形行为研究

在Gleeble 3500热模拟试验机上,对半连续铸造Al-Mn-Er-Zr合金棒坯进行变形温度350～500℃、应变速率0. 01～10 s-1的高温压缩试验,建立了高温热变形稳态流变方程,并对流变曲线进行了温升修正。结果表明,在相同应变速率下,变形温度的升高会使Al-Mn-Er-Zr合金更容易发生动态再结晶;在相同变形温度下,随着应变速率的增大,Al-Mn-Er-Zr合金中流线组织逐渐粗化,锯齿化程度增大,动态再结晶晶粒有所细化。进行了Al-Mn-Er-Zr合金的应力-应变本构方程建立与求解,得出了在变形温度350～500℃、应变速率0. 01～10 s-1时的高温变形稳态流变方程;高温压缩过程中由温升造成的计算应力与实测应力的误差在10%以内,高温热变形稳态流变方程能够较好的表征Al-Mn-Er-Zr合金的高温流变行为。     

7050铝合金热塑性变形流变应力和组织演变的研究

借助Gleeble-1500热模拟试验机对7050铝合金在不同应变速率、变形温度和压下率下进行镦粗试验,获得了在250、325℃、400、475℃变形温度下变形速率分别为0.01、0.1、1、10s-1的真应力-真应变曲线,进而分析了热塑性变形条件对该合金流变应力的影响。结果表明:变形温度越低、应变速率越高,流变应力越大,变形初始阶段流变应力随变形量增加而增大,达到极限值后进入近似稳态流变。与金相实验和光学显微镜观察试验方法相结合,研究了7050铝合金的高温热塑性变形条件下微观组织的演变规律;与压力加工原理相结合,分析了热塑性变形过程中变形参数和组织演变的关系。结果表明:通过改变变形温度、压下率和压下速率能有效改变动态再结晶组织体积分数和动态再结晶晶粒尺寸,压下率对该合金动态再结晶的影响较明显,不同温度下开始动态再结晶对应的变形量不同。     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

中碳V-N微合金钢热变形行为

用Gleeble-1500热模拟试验机对中碳V-N微合金钢在不同变形温度(900~1050℃)及不同变形速率(0.005~30 s-1)的奥氏体区热变形行为进行研究。通过建立真应力-真应变曲线、动态再结晶图、功率耗散效率因子(η)图和应变速率敏感因子(m)图综合分析其热变形行为。结果表明,试验钢在1050℃、1 s-1变形条件下发生了动态再结晶,其真应力-真应变曲线、动态再结晶图、m图等方法得出的结果相互吻合。其中η图与m图差异很小,但由于应变速率敏感因子具有合理的物理意义,因此建议利用m图分析材料的热变形行为和选取最佳热变形工艺参数。     

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。     

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.     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.     

7055铝合金高温塑性变形的热模拟研究

采用Gleeble-1500D热模拟机研究了7055铝合金在应变速率为0.01、0.1和1s-1、变形温度为300～450℃,最大真应变为0.7条件下的高温塑性变形行为,分析了合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算了合金高温塑性变形时的变形激活能,并观察了合金变形过程中显微组织变化情况。结果表明:合金在热变形过程中流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大,7055铝合金的高温塑性变形行为可以用包含Zener-Hollomon参数的流变应力方程进行描述。该合金在实验条件范围内热变形以动态回复为主要软化机制并伴随极少量的再结晶发生。     

Continuous dynamic recrystallization and discontinuous dynamic recrystallization in 99.99% polycrystalline aluminum during hot compression

The dynamic restoration behavior of 99.99% polycrystalline aluminum was investigated. The deformation was carried out by compression test at 533 - 773 K and initial strain rate of 0. 002 - 2 s^-1 to a true strain of 1.0 followed by water quench. Polarized optical microscopy and transmission electron microscopy were applied to observe the deformation microstructure. It‘s found that discontinuous dynamic recrystallization, which is commonly observed in lower stacking fault energy metals or ultra-high purity aluminum(≥99.999%), occurs when Zenner-Hollomon parameter(Z parameter) is low, but the true stress strain curve doesn‘t accompany stress oscillation.Continuous dynamic recrystallization occurs when Z parameter is intermediate, and only dynamic recovery takes place if Z parameter is high.     

罐用铝材高温流变应力行为的研究

用热模拟试验方法对压力罐用铝材(简称"铝原块")进行热压缩变形,探讨了熔体处理和变形条件对该材料高温流变应力行为的影响.结果表明:经不同熔体处理的铝原块均存在稳态流变特征;应变速率达10.00s-1时,流变曲线上均出现峰值应力,即该材料出现了动态再结晶;稳态变形阶段的流变应力与应变速率或变形温度分别满足双曲正弦函数关系和Arrhenius关系;与未处理的、常规处理的铝原块相比,经高效熔体处理的铝原块的真应力值及进入稳态阶段所对应的真应变值均较小,热变形激活能也有较明显的降低;此外还求出经高效熔体处理的铝原块的高温流变应力方程.     

TC6热加工过程中微观组织演化模型的建立

通过Gleeble-3500热模拟实验机得出TC6钛合金在变形温度为860~950℃,应变速率为0.01~50 s-1,变形程度分别为30%和50%时的应力-应变曲线。通过金相实验研究了TC6在实验条件下微观组织的演变规律,并建立了TC6在(α+β)两相区塑性变形过程中α相的动态再结晶模型。结果表明:TC6钛合金在低应变速率下变形时,动态回复过程相对增强,动态再结晶受到抑制;相同温度、不同应变速率下的微观组织形貌基本相同,但是随着应变速率的增加再结晶程度增大,组织细化。模型平均误差小于13%,可以满足预测需要。     

Aermet100钢的高温变形本构关系与微观组织演变

在变形温度800～1200℃和应变速率0.01～50s-1下,利用Gleeble-3800热模拟试验机对Aermet100钢的高温变形本构关系与微观组织演变进行了研究。结果表明,增加应变速率和降低变形温度都能提高材料的流动应力,延迟动态再结晶发生,使变形材料表现出加工硬化和动态回复。运用位错理论研究了微观组织和流动应力曲线的变化规律并做出了合理的解释。在压缩实验的变形条件下变形激活能为489.10kJ/mol。确定了峰值应力、变形温度和应变速率之间的双曲正弦模型的本构关系。