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。     

退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

N08811耐热合金的热变形行为与本构模型

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了N08811耐热合金在变形温度为900～1150℃、变形速率为0.1～5 s^-1条件下的高温变形行为。结果表明，N08811合金的流变应力随着应变速率的增大及变形温度的下降而增加，是一种正应变速率敏感材料。通过对显微组织的研究，发现当应变速率为1 s^-1时，N08811合金优先在变形晶粒的晶界处发生动态再结晶，再结晶晶粒数目及尺寸均随变形温度的升高而增加，至变形温度为1150℃时已发生完全再结晶。当变形温度一定时，高应变速率会降低N08811合金的再结晶温度，增加晶粒尺寸。依据真应力-真应变曲线，采用双曲正弦本构模型建立了N08811合金的流变应力本构方程，得到其热变形激活能为509.998 kJ·mol^-1。     

H156热作模具钢动态再结晶的实验与数值模拟研究

通过Gleeb-1500D热模拟机，对H156热作模具钢进行单道次热压缩实验。实验中，变形温度控制在850～1220℃,应变速率控制在0.001～1 s^-1,真应变为0.7。通过采集数据获得真应力-真应变曲线，得出流变应力与热变形参数之间的数学关系，建立了动态再结晶模型，并借助光学显微镜对不同热变形参数下实验样品的微观组织进行观察分析，建立了晶粒尺寸模型。通过DEFORM-3D有限元软件对H156热作模具钢的动态再结晶行为进行模拟，探究热变形参数对实验材料动态再结晶(DRX)行为的影响。结果表明：随着变形温度的增加，DRX体积分数增加，DRX晶粒分布越均匀；较大的应变速率会导致变形时间缩短，DRX区域减小，细小晶粒缺少充足的时间发生形核长大。因此，提高变形温度、降低应变速率有助于动态再结晶的完成。数值模拟结果与实验结果较吻合，验证了模型的准确性。     

6061铝合金热变形动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3500试验机对6061铝合金进行单道次等温恒应变速率压缩试验,研究合金在应变速率为0.001～1s~(-1),温度为350～500℃热变形条件下的动态再结晶行为。统计试验所得流变应力曲线峰值应力数据,确定合金热变形激活能Q为307.528kJ·mol~(-1),建立合金在不同热变形条件下的流变应力方程,动态再结晶峰值和临界应变模型;依据流变应力曲线特征,计算合金在不同变形条件下的动态再结晶体积分数,据此建立动态再结晶动力学模型。分析流变应力曲线可知铸态6061铝合金在350～500℃下变形,应变速率较低时(0.01s~(-1)),合金组织更容易发生动态再结晶,应力软化现象更明显。     

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。     

300M钢的热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机在1123～1423 K、以0.01～10 s-1的应变速率,对300M钢进行了高温轴向压缩变形试验,并对不同变形条件下300M钢的金相组织进行了观察分析。结果表明:300M钢的高温流变曲线类型可分为动态回复型和动态再结晶型两种,随着变形温度的降低和变形速率的增加,300M钢的高温流变曲线逐渐由动态再结晶型向动态回复型转变。流变应力和峰值应变随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;实验钢在真应变为1.2、应变速率为0.01～10 s-1的条件下,随变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高。当变形速率为10 s-1时,其变形温度高于1423 K,才会发生完全动态再结晶;测得300M钢的热变形激活能为391.51 kJ/mol,并建立了300M钢的热变形方程以及动态再结晶条件下峰值应变εp与Zener-Hollomon因子的定量关系。     

Cu-Ni-Si-P-Cr合金高温热变形行为及动态再结晶

在Gleeble 1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验对Cu-Ni-Si-P-Cr合金在应变速率为0.01~5 s 1、变形温度为600~800℃条件下的流变应力行为进行研究,利用光学显微镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明:Cu-Ni-Si-P-Cr合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力—真应变曲线的特征有所不同。流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。从流变应力、应变速率和温度的相关性得出该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。     

09MnNiDR钢的热变形行为

用Gleeble-3800热模拟试验机在高温下对09MnNiDR钢进行单道次热压缩试验,研究了变形温度和应变速率对该钢动态再结晶的影响,计算出峰值应力与临界应力、峰值应变与临界应变的关系,并建立了试验钢动态再结晶热变形模型、流变应力模型.     

低合金钢Q345B动态再结晶动力学模型

采用Gleeble-3500热模拟实验机对低合金钢Q345B进行热压缩实验,研究其在变形温度为900～1100℃和应变速率为0.01～10s-1条件下的动态再结晶行为。结果表明:低合金钢Q345B在变形过程中存在动态再结晶现象,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越易发生。根据流变应力、应变速率和变形温度的相关性,得到了动态再结晶激活能。通过对热模拟实验数据的分析计算,建立了峰值应变模型,动态再结晶临界应变模型和动态再结晶动力学模型。并对动态再结晶动力学模型进行了误差分析,证明了模型具有较高的精确性。最后,通过所建立的模型分析了变形条件对动态再结晶的影响,验证了实验所得出的在高温、低应变速率下更有利于动态再结晶发生的规律。     

变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响

在Gleeble-1500热/力机上进行了变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响规律的系列实验研究,得到了不同变形条件下2124铝合金超厚板高温压缩成形过程中的流变曲线。实验结果表明,2124铝合金在0.01s-1~1s-1范围内,高温压缩变形过程存在近稳态流变特征,近稳态流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。当应变速率为10s-1时,真应力-真应变曲线出现锯齿状,说明合金发生动态再结晶现象。利用OM和TEM分别研究了变形温度、应变速率、应变量对2124铝合金高温压缩变形显微组织的影响,在此基础上,分析并建立了2124铝合金热压缩变形发生动态再结晶的临界条件。     

铜铝复合接触线用银铜合金高温流变应力行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了银铜合金在变形温度700~950℃、应变速率0.01~10 s~(-1)条件下的高温流变应力特性,绘制出了真应力-真应变曲线;分析了变形温度及应变速率对高温流变应力的影响。通过线性回归法分析了银铜合金的形变激活能,并获得该银铜合金的高温流变应力本构方程。结果表明:银铜合金在热压缩变形过程中发生了明显的动态回复与再结晶。随变形温度与应变速率的不同,其主要动态软化机制不同。在高温低应变情况下,软化效果较佳。试验所得流变应力与预测值误差大约在5%。     

W-50%Cu复合材料的高温变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量0.7的条件下,对W-50%Cu复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行了研究和分析。试验结果表明：W-50%Cu复合材料高温流动应力-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;在真应力-应变曲线基础上,建立的W-50%Cu复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用W-50%Cu复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,可确定其热加工工艺优先选择变形温度650～700℃、应变速率1～5 s-1或变形温度850～950℃、应变速率0.01～0.1 s-1。     

高铝高强钢动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对高铝高强钢在变形速率为0. 01～10 s-1、变形温度为925～1225℃的热变形条件下进行压缩试验,以真应力-应变曲线为基础数据研究其高温再结晶行为。通过对晶粒尺寸的统计来探究热变形条件对热变形后晶粒尺寸的影响。通过处理加工硬化率-应力曲线,标定数据中能揭示动态再结晶演变过程的3个特征点,即临界应变、峰值应变及最大软化速率应变。引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程,并引入Z参数作为预测发生再结晶程度的依据。结果表明:高铝高强钢热加工过程是加工硬化和再结晶软化共同作用的。在发生再结晶条件范围内,Z值越小,发生动态再结晶的程度越大。     

基于热加工图的Cu-Ni-Si-P合金的高温热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,通过高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金在应变速率为0.01～5 s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明:在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能(Q)为485.6 kJ/mol和热变形本构方程。根据动态材料模型计算并分析了该合金的热加工图,利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,温度为750～800℃,应变速率范围为0.01～0.1 s-1,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

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。     

弥散铜-WC复合材料的热变形行为及动态再结晶临界条件

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在变形温度为350～750℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量约为0.5的条件下,对复合材料的高温热变形行为及动态再结晶临界条件进行研究。结果表明:弥散铜-WC复合材料高温流动应力-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;在真应力-应变曲线基础上,建立的Al2O3/Cu-WC复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性,其热激活能为208.35 kJ/mol;同时,利用其θ-σ曲线出现拐点及-dθ/dσ曲线上出现最小值研究了动态再结晶的临界条件。     

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。     

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。     

45Cr4NiMoV合金钢热变形的本构模型

在Gleebles-1500热模拟试验机上,研究了45Cr4NiMoV合金钢在变形温度为800~1150℃、应变速率为0.002~5 s-1、最大变形量为60%条件下的热变形行为。采用Zener-Hollomon参数法来构建合金的本构模型。通过真应力-应变曲线,发现45Cr4NiMoV合金钢在热压缩变形过程中发生了动态再结晶,分析了温度、应变速率对动态再结晶的影响,并通过金相试验得到了验证。误差分析表明,所建立的本构模型能较好地反映出其高温流变特性。