致密FGH95合金的高温变形特性研究

通过等温恒应变速率压缩实验，系统地研究了不同预处理，热力参数及分段变速变形对致密ＦＧＨ９５合金高温变形特性的影响，研究结果表明，经热等静压致密的ＦＧＨ９５合金坯料，可以通过适当的预处理，以改变ＦＧＨ９５合金中γ相的大小，形态及分布，从而降低合金的流动应力，对于经预处理的ＦＧＨ９５合金坯料，采用分段变速变莆可以进一步降低合金的流动应力。     

夹杂物对FGH95粉末高温合金切削加工力学特性的影响

FGH95粉末高温合金作为一种高强度、高耐热性的镍基高温合金,常用在制造先进航空发动机的压气机盘、涡轮盘、涡轮轴以及涡轮盘挡板等高温承力转动部件,是一种典型的难加工材料.FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物的成分、含量、分类、形貌对粉末高温合金材料性能有着重要的影响.从切削加工角度,采用力学分析和显微镜观察的方法研究了FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物对切削加工刀具的影响,分析了切削加工时非金属夹杂物的力学特性,提出了夹杂物在切削加工过程中的变形机理.     

预热处理对FGH95高温合金粉末中碳化物的影响

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒在不同温度下进行预热处理，并对热处理粉末中碳化物的变化规律进行分析，结果表明：经预热处理，粉末颗粒中的MC′型亚稳碳化物发生分解和转变，析出稳定的MC，M23C6及M6C型碳化物，明显改变碳化物的稳定性和分布状态。     

粉末粒度对一种新型镍基粉末高温合金热变形行为的影响

利用EBSD、SEM、OM、热模拟试验机等对比研究了不同粉末粒度制备的一种新型镍基粉末高温合金(WZA3)在不同热压缩变形条件下的变形行为和组织差异性。结果表明：相比细粉制备的HIP-01样品而言,粗粉枝晶组织明显,成分偏析严重,其制备的HIP-02样品中残余粗大γ′较多。低温(1050、1080℃)高应变速率(1、0.1s-1)时,HIP-01样品峰值应力值高于HIP-02。热压缩后HIP-01样品边缘开裂情况较HIP-02严重,HIP-01样品保留了大部分原始热等静压组织,裂纹优先在粉末原始颗粒边界(priorparticleboundary,PPB)处产生,HIP-02样品边缘出现了部分再结晶组织。在1080℃/0.001 s^-1时,HIP-02样品峰值应力较HIP-01低约30 MPa,HIP-02样品热压缩过程再结晶现象明显,再结晶晶粒均匀,HIP-01样品出现项链晶组织,再结晶不充分。粗大γ′有利于促进1050和1080℃时HIP-02样品的再结晶。高温(1150℃)、低应变速率(0.001、0.01s^-1)时,γ′全部溶解进基体...     

缺陷类型对FGH95粉末高温合金界面开裂行为影响的模拟

为了研究缺陷类型对粉末高温合金缺陷处应力应变分布的影响,通过弹性模量表征,将缺陷分为硬夹杂(弹性模量大于基体)、软夹杂(弹性模量小于基体)、孔洞(弹性模量为0)。用有限元模型模拟了弹塑性条件下不同类型缺陷对缺陷/基体界面应力应变分布的影响。结果表明,缺陷类型对界面附近应力应变分布影响明显。在该研究的基础上,分析了不同类型缺陷的致裂机制,即:当界面粘接强度较低时,界面应力是评价界面附近破坏的主要参量,当界面粘接强度较高时,基体最大主应力和基体最大塑性应变是评价界面附近破坏的主要参量。分析了当界面结合强度较强、较弱(相对于基体)两种情况下,硬夹杂和软夹杂的界面裂纹在外加载荷作用下的演变过程。从断口上观察分析了源区含不同类别夹杂开裂形貌,其开裂行为与模拟结果一致,验证了模拟的有效性。     

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征

对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒凝固组织特征进行研究,并用数值分析方法计算了FGH95合金粉末凝固过程中冷却速率与粉末粒度之间的关系,结果表明:粉末颗粒表面凝固组织主要是树枝晶和胞状长大晶,随着粉末颗粒尺寸的减小,内部凝固组织由树枝晶为主逐渐转变为以胞状晶及微晶组织为主,冷却速率与粉末粒度之间的关系为T=2.267×109d-1.649,由此得出FGH95合金二次枝晶臂距与冷却速率之间的关系为S=36.2T-0.24.     

粉冶高温合金FGH95相析出的研究

本文研究了粉冶镍基高温合金FGH95经1200℃-1h冰水冷或1120℃—1h吹风冷固溶处理后于中温区(650℃—950℃)时效产生相的析出情况。其研究结果为FGH95的热变形和热处理工艺提供了重要的依据。     

等离子旋转电极雾化FGH95高温合金粉末的预热处理

在不同热处理制度下对等离子旋转电极雾化(PREP)FGH95高温合金粉末颗粒进行预热处理，并对热处理粉末颗粒微观组织、碳化物析出相及γ相的变化规律进行研究。结果表明：随着预热处理温度升高，树枝晶组织逐渐消失，γ相由圆形逐渐转变为方形，粉末颗粒中的MC′型亚稳碳化物发生分解和转变，析出稳定的MC，M23C6及M6C型碳化物。M23C6碳化物的析出温度为950℃，M23C6与M6C碳化物的相互转变温度为1000～1050℃，M23C6和M6C的溶解温度为1100℃。     

FGH4096粉末高温合金的热变形行为

对FGH4096合金进行了变形温度1050～1140℃,应变速率0.001～2s-1的热压缩实验。分析了合金的流变行为,构建了Arrhenius型本构方程,得到合金的热变形激活能为870.785kJ/mol。并建立了能够准确描述热加工过程中能量耗散情况和预测变形失稳的热加工图。结果表明:能量耗散与动态再结晶和晶粒长大有关,在变形温度Td为1050～1070℃,应变速率ε为0.001～0.01s-1范围内,峰值耗散率为61%(1050℃,0.001s-1),此区域易形成"项链"组织,很多晶粒处于形核阶段;在Td为1100～1140℃,ε为0.001～0.01s-1范围内,能量耗散峰值达50%(1110℃,0.001s-1),此时,晶界迁移显著,再结晶晶粒明显长大;在Td为1070～1100℃,ε为0.01～0.1s-1范围内,能量耗散率大于39%左右,再结晶完全、晶粒细小。Td为1060～1100℃,ε为0.5～2s-1时,合金落入流变失稳区,能量耗散率达到最小值,局部变形严重是造成流变失稳的重要原因。     

FGH95高温合金的静态再结晶机制

对热等静压FGH95合金高温挤压形变后的试样进行静态再结晶处理,讨论了其再结晶形核机制及γ′相对再结晶过程的影响.结果表明:合金在γ′相几乎完全溶解温度以上再结晶时,形核以应变诱发晶界迁移机制进行,而在γ′相大量存在的温度范围内则是以亚晶粗化形核机制进行;γ′相的分解速率对再结晶速率有重要影响,随再结晶温度的升高,γ′相分解速率加快,再结晶激活能减小,再结晶速率加快,γ′相分解后以同步或不同步方式重新析出.     

变形态Ti40合金高温变形行为

在GLEEBLE热模拟试验机上对变形态Ti40合金进行热压缩实验,采用基于Prasad准则的加工图技术,研究变形态Ti40合金在变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～1.0s-1范围内的微观变形机制和流变失稳现象,并优化该合金的高温变形参数。结果表明,失稳区出现在低温、高应变速率区,当变形温度为950℃～1010℃、应变速率0.13s-1～1.0s-1时,失稳区会出现局部流动,在实际热加工时应尽量避开这一参数范围;变形温度950℃～1100℃、应变速率0.001s-1～0.01s-1为较佳的变形参数范围,其变形机制以动态再结晶为主,伴随动态回复,最佳的变形参数位于温度1050℃、应变速率0.001s-1附近,该区域发生了完全动态再结晶;除失稳区和较佳变形区以外的区域,变形机制以动态回复为主,伴随动态再结晶,是可加工的区域。     

变形温度对GWZ1031K镁合金高温拉伸变形行为的影响

通过高温拉伸试验,研究了GWZ1031K镁合金在250～400℃、变形速率为0.2 mm/min条件下的高温变形行为.使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等方法对微观组织和拉伸断口进行观察.结果表明,在不同温度下,GWZ1031K镁合金的高温拉伸应力-应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高而减小,而塑...     

Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金多道次热塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机及光学显微镜和透射电子显微镜研究了Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(原子分数,%)合金在2.5 s-1,1050～1150℃,道次保温时间分别为1 min、5 min、10 min条件下的多道次热压缩变形行为及其组织演化规律。结果表明,增大道次变形量,合金软化率增大;随着道次间保温时间的延长,合金软化率逐渐增大;变形及保温温度升高,合金软化率提高。动态和亚动态再结晶是合金发生软化的主要原因。再结晶优先发生于层片晶团边界处。随着变形温度升高,γ晶粒内的孪生增多。经过热压缩变形后,组织被细化和均匀化。位错和孪生是主要的变形机制。     

TiAl基合金的高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在变形温度为1 000～1 150 ℃、应变速率为10~(-3)～10~0 s~(-1)的变形条件下,研究Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(摩尔分数,%)合金的热变形行为.利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织演化规律.结果表明:流变应力随着应变速率提高和变形温度降低而增大;在变形过程中,流变应力随着变形量增大而增大,当流变应力达到峰值后趋于平稳,表明合金在变形过程中发生了动态再结晶;热变形过程的流变应力可采用双曲正弦本构关系来描述,平均激活能为337.75 kJ/mol;从合金的组织演化过程中可以看出,合金中不均匀的原始组织得到明显均匀化,变形后的组织是由α_2/γ层片晶团和γ晶粒组成的双态组织,在α_2/γ层片晶团和γ晶粒的晶界交界处发现分布均匀的B_2相,并且随着变形温度升高B_2相数量逐渐减少.     

温度对AZ80镁合金高温拉伸变形行为的影响

通过高温拉伸试验,研究了AZ80镁合金在300~450 ℃、变形速率1 mm/min条件下的高温变形行为。结果表明,在不同温度条件下,AZ80镁合金的高温拉伸应力-应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高而减小,而塑性随着变形温度的升高,先升高后降低。结合微观组织和断口形貌可以得出,AZ80镁合金在425 ℃下具有最好的变形能力。     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为及其本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机研究粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B(摩尔分数,%)合金在变形温度为1 100～1 250 ℃、应变速率为10-3～100 s-1和变形率为50%条件下的高温变形行为.结果表明:Ti-47Al-2Cr-2Nb- 0.2W-0.15B合金在高温变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加;当应变超过一定值后,流变应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;随着形变温度的升高和应变速率的增加,合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低.利用热模拟压缩实验数据,基于Arrhenius 方程和Zener-Hollomon参数,运用多元回归分析方法建立Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金在高温变形过程中的流变应力本构模型.应用DEFORMTM 3D软件验证该流变应力本构模型的有效性,结果表明所得高温流变应力本构模型能够较好地预测Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W- 0.15B合金的高温变形行为.     

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。     

热等静压温度对FGH95合金组织及点阵常数的影响

通过对FGH95合金进行不同温度的热等静压（HIP）处理、组织形貌观察及XRD谱线分析,研究了热等静压温度对合金组织与平均点阵常数的影响。结果表明,在低于γ＇相溶解温度热等静压时,合金中粗大γ＇相沿原始颗粒边界区域不连续分布;随热等静压温度提高,合金中粗大γ＇相的数量、尺寸逐渐减小;经1180℃HIP后,合金中粗大γ＇相完全溶解,晶粒尺寸明显长大。由于γ、γ＇两相的平均点阵常数相近,其叠加作用使合金中γ、γ＇两相的X射线衍射峰不对称,对不同温度热等静压合金进行XRD谱线测定及分析表明,随热等静压温度提高,合金中γ、γ＇两相在室温的平均点阵常数略有增大,而晶格错配度的绝对值略有减小。     

喷射成形FGH95高温变形流变应力行为与预测

在变形温度为1 050~1 140℃、应变速率为0.01~10 s 1和变形率为50%的条件下,采用Gleeble 1500热模拟机研究喷射成形FGH95合金的热压缩变形行为。结果表明:在合金热压缩变形初始阶段,流变应力随应变的增加迅速增大,达到峰值应力后逐渐减小,呈现明显的动态软化特征;合金流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而显著减小;应变速率为0.1~10 s 1时,合金峰值应变随温度升高而减小,并趋于平稳;而应变速率为0.01 s 1时,合金峰值应变在1 100℃出现极大值。考虑变形量对合金热压缩流变行为的影响,引入包含应变量的四次多项式函数对双曲正弦修正的Arrhenius方程进行改进,改进后的本构方程的流变应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差为3.64%。     

AZ31B镁合金高温拉伸变形行为的研究

通过高温拉伸试验,研究了AZ31B镁合金板材在250～450℃以及应变速率0.001 s-1、0.01 s-1条件下的高温变形行为,获得了材料的厚向异性系数、伸长率等成形性能参数及有关组织特征.结果表明,不同变形条件下AZ31B合金的真应力-真应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;硬化速率随变形温度的升高而降低,在温度高于250℃时变化不大.当变形温度为250 ℃,应变速率为0.001 s-1时,合金的厚向异性系数达到最大.随变形温度的升高,AZ31B镁合金的塑性显著提高.合金的动态再结晶温度为250℃,随着应变速率增大,合金发生动态再结晶的速度加快.