3003铝合金热变形流变应力及动态再结晶模型

在变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10.0s~(-1)的条件下,通过Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行高温等温压缩实验。结果表明,该合金在热变形过程中的峰值流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,由本构方程计算获得模型的流变应力预测值和实测值的相对误差在±7%范围以内。根据热力学不可逆原理确定动态再结晶临界应变,建立动态再结晶开始时间与变形温度关系的RTT(Recrystallization Start Time)图,研究表明:动态再结晶开始时间随着应变速率的减小与变形温度的降低而增大,由流变应力曲线计算动态再结晶体积比例,其大小随变形温度的升高和应变速率的减小而增大,并获得3003铝合金动态再结晶体积分数数学模型。     

热变形参数对3003铝合金显微组织及硬度的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300℃～500℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,建立了动态再结晶平均晶粒尺寸与变形温度和应变速率的三维关系图.通过显微维氏硬度测试表明,3003铝合金热变形后的显微硬度随应变速率的增大和变形温度的升高而降低,且显微维氏硬度随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大.TEM形貌像表明,当变形温度T≥400℃,应变速率.ε≥1.0 s-1时,合金中粗大的AlMnFe和AlMnSi第二相在铝基体中不均匀分布,在动态再结晶过程中起到了粒子促进形核作用.显微维氏硬度的变化与微观组织观察结果一致.     

Al-35Si高硅铝合金热变形行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟机对电子封装用Al-35Si高硅铝合金进行了恒温和恒应变速率下的热压缩变形实验,温度范围为370～550℃,应变速率为0.05～0.45s-1,得到了其真应力-真应变曲线.结果表明:在实验范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,在不同变形条件下真应力软化机制分别受动态回复和动态再结晶控制,并且应变速率敏感性指数m随温度的升高呈上升趋势.     

LD7铝合金热变形研究

在Gleeble-1500热模拟机上对LD7铝合金进行等温热变形实验,变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10s-1,研究其热变形的流变应力行为、显微组织及软化机制.结果表明LD7铝合金真应力-真应变曲线表现出动态回复特征,在应变速率ε=1.0s-1,变形温度高于420℃时,应力出现锯齿波动,表现出不连续动态再结晶特征.合金在压缩过程中主要软化机制为动态回复,同时也存在动态再结晶.变形后晶粒尺寸随变形温度升高而增大,随变形速率增加而减小.     

Ti-5Mo-5V-1Cr-3Al合金的热压缩变形行为研究EI北大核心CSCD

采用恒应变速率热压缩模拟实验,对Ti-5Mo-5V-1Cr-3A1（简称1Cr）钛合金在应变速率0.001～1s-1、变形温度700～900℃条件下进行研究.结果表明：该材料的流变应力对温度与应变速率敏感：当变形温度为700～800℃时,真应力-真应变曲线呈现动态再结晶单曲线特征;当变形温度为800～900℃时,低应变速率（0.001s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态再结晶多应力峰值曲线特征,高应变速率（0.01～1s-1）的真应力-真应变曲线呈现动态回复曲线特征.1Cr合金在等温压缩变形时的流变行为可用包含Zener-Holomon参数的Arrhenius本构方程描述,变形激活能为456kJ/mol.金相结果显示,材料在热压缩过程中的动态行为除了与变形速率、变形温度等加工参数相关外,也与相应温度、变形速率下材料的组织及相结构有关.合金在低应变速率0.001s 1下热压缩变形时,在接近相变点或以上（800～900℃）温度范围内仍呈现动态再结晶行为,这与材料在此阶段发生的应变诱发马氏体转变密切相关,马氏体相的析出促使材料在热变形时趋向于发生动态再结晶行为.     

5083铝合金的热变形组织演变及晶粒度模型

通过等温压缩实验、光学显微镜与透射电镜研究了变形温度300~450℃、应变速率0.01~1s-1、真应变0.36~1.2范围内变形条件对5083铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:升高热变形温度或降低应变速率均可促进5083铝合金的动态再结晶发生,使变形后5083铝合金位错密度降低,再结晶晶粒尺寸增大;随着应变量的增加,变形后合金的位错密度降低,动态再结晶程度增大。根据唯象理论的指数模型,利用线性回归方法建立了5083铝合金动态再结晶晶粒度模型,模型计算值与实测值吻合良好,平均相对误差仅为4.6%。     

ZK60镁合金热压缩变形行为

为了研究ZK60镁合金的热变形行为,采用Gleebe-1500热模拟机在变形温度为423～673K、应变速率为0.001～10s-1条件下对合金进行的热压缩试验.分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立合金流变应力本构方程,并观察合金变形过程中的显微组织演变.结果表明:变形温度低于473K且应变速率大于0.1s-1时试样发生宏观开裂;在变形温度较高和应变速率较低时,合金真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征.随变形温度升高和应变速率的降低流变应力减小,热压缩后的组织中再结晶现象越明显;应变速率越高,再结晶晶粒越细小.     

7A04铝合金动态再结晶的临界应变研究

通过Gleeble热力模拟获得了7A04铝合金恒温和恒应变速率条件下的压缩应力-应变曲线,温度范围和应变速率范围分别为350～450℃和0.01～10s-1。在峰值应力的双曲正弦模型基础上,测定了7A04铝合金热变形激活能Q;并利用加工硬化率θ和Sellars模型结构,自主建立了7A04铝合金动态再结晶的临界应变本构模型。结果表明:由动态再结晶临界应变本构模型得到的结果与Gleeble热力模拟实验结果基本吻合,该本构模型可较准确地预测7A04铝合金热成形过程中的动态再结晶发生的临界点。     

5052+Er铝合金的热变形行为研究

在Gleeble-3500型热/力模拟试验机上对5052+Er合金进行了高温压缩热变形,研究了变形温度和应变速率对5052+Er合金高温压缩行为的影响。结果表明:当应变速率为0.01 s~(-1)时,真应力-真应变曲线表现出典型的动态再结晶特征;当应变速率为0.1 s~(-1)和1 s~(-1)时,曲线表现出动态回复特征;继续增加应变速率至10 s~(-1)时,流变应力达到峰值后出现后锯齿状波动,此时的合金已经发生了动态再结晶;随着变形温度的升高和应变速率的减小,5052+Er合金的流变应力会逐渐减小;5052+Er合金热压缩变形的流变应力方程为:■不同热变形条件下峰值应力的计算值与测量值的误差在10%以内。     

7050铝合金热压缩变形的流变应力本构方程

对7050铝合金在应变速率为0.01～10s-1、变形温度为250～450℃条件下的流变应力行为进行了实验研究.结果表明:7050铝合金热压缩变形中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的增加而降低;通过线性回归分析计算出7050材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得了7050铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

Inconel 625合金高速热变形动态再结晶的临界条件

通过等温热压缩试验获得Inconel625合金在变形温度为1000～1200℃,应变速率为1～80S^-1条件下的真应力-应变曲线,利用加工硬化率,结合lnθ-ε曲线上的拐点判据及-δ（1nθ）／δε-ε曲线上的最小值,来研究Inconel625合金动态再结晶的临界条件。结果表明,在该实验条件下,Inconel625合金的lnθε曲线均出现拐点特征,对应的-δ（lnθ）／δε-ε曲线出现最小值,该最小值处对应的应变即为临界应变;临界应变随应变速率的增大和变形温度的降低而增加,并且临界应变和峰值应变之间有一定的关系,即εc=0．69εp;动态再结晶时临界应变的预测模型可以表示为εc=4．41×10^-4Z^0.14261。     

30%Cr-Cu复合材料热变形及动态再结晶临界条件

采用放电等离子烧结法(SPS)制备出30%Cr-Cu复合材料,对其致密度、硬度和导电率等相关性能进行测试,并观察分析该复合材料的显微组织。利用Gleeble-1500D型热模拟试验机在变形温度650~950℃、应变速率0.001~10s-1、变形量60%的条件下对30%Cr-Cu复合材料进行热模拟压缩试验。对热压缩试验得到的真应力-应变数据进行拟合、计算和分析,构建该复合材料的本构方程,同时得到材料的加工硬化率θ,利用材料的lnθ-ε曲线出现有拐点和-(lnθ)/ε-ε曲线对应有最小值这一判据,分析该复合材料的动态再结晶临界条件。结果表明:30%Cr-Cu复合材料的真应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随应变速率的增加和温度的降低而升高;该复合材料的lnθ-ε曲线出现拐点,-(lnθ)/ε-ε曲线对应有最小值,该最小值所对应的应变为临界应变εc,且εc随变形温度的升高和应变速率降低而减小,εc与Zener-Hollomon参数Z的函数关系为εc=2.38×10-3 Z0.1396。     

反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.001~0.1s-1、真应变量0.16的条件下,研究和分析SA508Gr.4N钢高温塑性变形及动态再结晶行为。结果表明:SA508Gr.4N钢的高温真应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线的基础上,建立材料热变形本构方程,较好地表征了材料高温流变特征,其热激活能为383.862kJ/mol;其硬化率-应力(θ-σ)曲线均呈现拐点且-dθ/dσ-σ曲线出现极小值;临界应变随应变速率的增大与变形温度的降低而增加,且临界应变(εc)与峰值应变(εp)之间具有一定相关性,即εc/εp=0.517;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=8.57×10-4 Z0.148。     

ZK60和ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形和加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对ZK60和ZK60-1.0Er镁合金进行了热压缩实验,分析了合金在温度为160~420℃,应变速率为0.0001~1.0s-1条件下的流变应力变化特征。结果表明:两种镁合金在热压缩过程中的流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,在流变应力达到峰值后随即进入稳态流变;稀土Er的加入使得平均变形激活能珚Q值由183kJ/mol降到153kJ/mol,应力指数n值由6提高到8;发生动态再结晶的临界应力σc值随变形温度升高和应变速率降低而降低,在420℃/1.0s-1高温高应变速率时,稀土Er的加入使得ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应力值σc由76MPa降到50MPa。通过动态模型构建热加工图并结合金相组织观察可知:稀土Er的加入缩小了ZK60镁合金的热加工失稳区,增加了热加工安全区的功率耗散效率峰值η_(max),由35%增大到45%,促进了动态再结晶晶粒的形核,但抑制了再结晶晶粒的长大。     

SA508Gr.4N钢热变形过程微观组织演变及流变应力模型

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究Ni-Cr-Mo系低合金SA508Gr.4N钢在变形温度为850~1200℃,应变速率为0.001~1 s^-1,真应变为0.9条件下的等温热变形行为,建立包含动态回复和动态再结晶的基于物象的流变应力模型与动态再结晶晶粒尺寸模型,并提出避免粗大晶粒组织遗传性的适宜锻造工艺。结果表明:随着变形温度的升高,应变速率的降低,动态再结晶体积分数和晶粒尺寸逐渐增加;SA508Gr.4N钢的真应力-真应变曲线具有明显的不连续动态再结晶现象;通过实验值和模型预测值对比可得流变应力模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.998和4.76%,动态再结晶晶粒尺寸模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.991和8.69%,两个模型均具有较高的准确性。     

Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在温度250~400℃、应变速率0.001~10s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,且峰值应力对应变速率的敏感性随着变形温度的下降而增强。建立了考虑应变的热变形Arrhenius本构模型,模型精度良好,在300,350℃及0.001~10s~(-1)范围内,模型的平均绝对误差分别为1.57%和1.76%;合金的平均变形激活能为183.58k J/mol,平均应变速率敏感指数为0.1616。热变形过程中,α-Mg相呈现明显的动态再结晶特征,β-Mg₁₇Al₁₂相尺寸减小且分布均匀,初生Mg_2Si相较小。在低温(250~300℃)变形时,动态再结晶仅发生在晶界处。在高温(350~400℃)变形时,初生α-Mg晶粒发生了明显的动态再结晶。随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶程度提高,再结晶晶粒逐渐长大。     

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.     

GH4169合金变应变速率热变形过程动态再结晶动力学行为及建模

目的 研究变应变速率高温变形过程中GH4169合金动态再结晶行为和晶粒组织的演变机理.方法 在不同变应变速率工况下对GH4169合金进行高温压缩实验,分析了变形参数对动态再结晶行为与晶粒组织的影响规律,建立变应变速率工艺下GH4169动态再结晶动力学和晶粒尺寸预测模型.结果 随着第一阶段真应变的增加或第一阶段/第二阶段...     

BAl7-7-2-2铜合金冷变形加工硬化行为

采用室温压缩试验研究了BAl7-7-2-2铜合金冷的变形加工硬化特性。结果表明,修正后的Ludwik模型可以准确地对BAl7-7-2-2铜合金的真应力-真应变数据进行拟合,相关材料常数K=1 001.736、m=0.295、n=0.044,拟合方程的相关系数可以达到0.96。当真应变ε＜0.02时,加工硬化率很高且迅速增大,此阶段为线性硬化阶段;当0.02≤ε≤0.2时,真应力随着真应变的增加而增大,加工硬化率则逐渐减小,这一阶段为抛物线硬化阶段;ε＞0.2时,随着应变的增加,加工硬化率趋于常数,为弱硬化阶段。结合微观组织和硬度测试表明,材料在不同变形阶段的变形机制有所不同。