2050 Al-Li合金的流变曲线修正及加工图（英文）

采用热压缩实验研究2050 Al-Li合金在变形温度为340~500°C、应变速率为0.001~10 s~(-1)范围内的热变形行为。分析摩擦及温度变化对流变应力的影响,并对流变曲线进行修正处理;基于动态材料模型及修正后的真应力数据,获得真应变为0.5条件下合金的加工图;利用金相显微镜对压缩试样显微组织变化进行观察。结果表明,在热变形过程中材料的摩擦及温度变化对流变应力有显著影响;合金合适加工区域位于变形温度为370~430°C、应变速率为0.01~0.001 s~(-1)区域,以及变形温度为440~500°C、应变速率为0.3~0.01 s~(-1)区域内;失稳区位于高应变速率下(3~10 s~(-1))所有温度范围内;动态回复和动态再结晶是2050 Al-Li合金在稳定加工区域内主要变形机理,而在失稳区合金变形机理主要表现为流变集中。     

不同应变率下热压缩双辊轧制Mg-5.51Zn-0.49Zr合金动态再结晶的位错机制（英文）

通过X射线衍射仪、光学显微镜和透射电镜研究Mg-5.51Zn-0.49Zr镁合金在热压缩实验中动态再结晶的位错机制。结果表明,当应变速率为1×10~(-3) s~(-1)时,由于位错攀移沿单一方向滑动,合金出现连续动态再结晶;当热压缩温度达到350°C、应变速率为1×10~(-2) s~(-1)时,由于位错发生滑移和攀移,合金出现连续动态再结晶;当热压缩温度达到400°C时,由于亚晶界弓出,合金出现不连续动态再结晶;当应变速率为1×100 s~(-1)时,合金出现连续动态再结晶是由于先导位错在堆积前发生攀移,导致位错在堆积过程中重新排列,形成位错差。一般来说,当应变速率增加时,位错攀移的主要影响机制由空位迁移转变为堆积前先导位错的压应力作用。     

基于加工图的Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金的热变形行为（英文）

采用等温热压缩试验研究不同变形条件下(变形温度300~450°C、应变速率0.01~10 s~(-1))喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的流变应力行为,并基于动态材料模型建立2D加工图和3D功率耗散图来分析合金的流变失稳区和优化合金的热变形工艺参数。结果表明,当应变为0.4时,合金在300°C、1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最小,主要软化机制为动态回复,晶粒呈扁平状,大角度晶界(15°)约占34%;合金在400°C、0.1 s~(-1)条件下压缩变形,能量耗散效率因子η值最大,合金的主要软化机制为动态再结晶,组织为完全再结晶组织,大角度晶界(15°)约占86.5%。2D加工图和3D功率耗散图表明喷射成形Al-9.0Mg-0.5Mn-0.1Ti合金挤压坯的最佳变形条件是:变形温度340~450°C、应变速率0.01~0.1 s~(-1),合金的能量耗散系数38%~43%。     

基于三维热加工图的新型Ni-Cr-Fe-Nb合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了新型Ni-Cr-Fe-Nb高温合金在变形温度为880~1030℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)的热变形行为。结果表明:峰值流动应力在恒应变速率下随变形温度的升高逐渐下降;在恒变形温度下随应变速率的增加逐渐升高。合金的平均热变形激活能为642.561k J/mol。在变形温度980℃和应变速率10 s~(-1)时,组织仍有大量的粗大变形晶粒,只有很少量的动态再结晶;当应变速率低至0.1s~(-1)时,晶粒内部出现大量动态再结晶。基于DMM构建合金三维热加工图,在变形温度较低且应变速率较高下功率耗散值较小;在低温、中高应变速率变形时,大部分区域有明显的失稳,在应变速率为0.13 s~(-1)时高温区域发生了失稳。结合其微观组织演变规律,确定合金的最佳工艺参数为变形温度940~1000℃、应变速率0.01~0.1s~(-1)。     

Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金的动态再结晶行为（英文）

对Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金在温度为950~1100℃,应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下进行热压缩试验,研究了该合金在β相区变形时的动态再结晶行为。结果表明,该合金的热变形机制主要是由动态再结晶支配的,而动态再结晶新晶粒主要是通过弓弯形核机制来形成的。当应变速率降低和变形温度升高时动态再结晶易于发生;当应变速率为0.01~0.1 s~(-1),变形温度为950~1050℃时,动态再结晶使晶粒细化;当变形温度高于1100℃,应变速率低于0.001 s~(-1)时,动态再结晶晶粒粗化。为了确定在不同变形条件下的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸,分别建立了该合金动态再结晶动力学和动态再结晶晶粒尺寸预测模型。     

热拉伸和压缩条件下铸造和锻造Ni-42Cu合金的热加工性能（英文）

为了分析铸造和锻造条件下Ni-42Cu合金的流变行为和热加工性能,在温度为900~1150°C、应变速率为0.001~1 s~(-1)的条件下对合金进行热变形实验。拉伸实验结果表明,950°C时铸造和锻造两种合金均出现"热塑性低谷"。因为慢速动态再结晶,铸造合金的热塑性降低更为明显。合金(特别是铸造合金)的热塑性降低、晶界开裂归因于枝晶原子向晶界的偏析。随应变速率的增大,锻造合金的热塑性得到提高,这与高应变速率下动态再结晶分数的增加有关。此结果验证了动态再结晶机理随应变速率而变化。计算得到锻造合金的应变速率敏感性和不稳定参数结果表明,此合金在低温如950~1050°C和高应变速率(0.1和1 s~(-1))条件下易发生应变集中。根据拉伸和压缩实验结果,合金获得理想热加工性能的最佳温度为1050~1150°C。     

新型Ni-Cr-Co-Mo合金热压缩变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了Ni-Cr-Co-Mo合金在变形温度950~1080℃、应变速率0.01~10 s~(-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了合金热加工图。结果表明:合金在试验条件下具有正应变速率敏感性。合金的平均热变形激活能为566.758 kJ/mol。当应变为0.4时,合金的流变失稳区域较大,说明该合金在大应变时加工难度很大。在变形温度为1000℃时,随着应变速率降低,动态再结晶更加充分。合金最佳工艺参数为变形温度1000~1050℃、应变速率0.01~0.1 s~(-1)。     

Monel K-500合金的热变形行为及热加工图

对Monel K-500合金对试样进行了时效处理,让其析出大量碳化物。使用Gleeble-3800热模拟机对Monel K-500合金试样进行了高温压缩试验,研究了该合金在变形温度850~1150℃,应变速率0.01~10 s~(-1)时的流动应力行为。建立了该合金的热压缩本构方程。根据试验数据建立了真应变0.8的热加工图。使用光学显微镜进行了组织分析,确定了合金压缩变形的加工"安全区"和"失稳区"。结果表明:在变形温度850℃、应变速率0.1 s~(-1)时合金开始动态再结晶;合金的热变形激活能为375.32611 k J/mol。合理的热加工参数是:应变速率0.1~0.5 s~(-1)、变形温度1000~1150℃。此时耗散功率在40%左右,再结晶充分,组织细小、均匀。     

节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究

采用Gleeble-3800热力模拟试验机在温度为1123~1423 K、应变速率为0.001~10 s~(-1)的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响规律。结果表明,相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s~(-1)增至0.01和0.1 s~(-1)提高了动态再结晶温度范围,而1和10 s~(-1)的较高应变速率不利于动态再结晶。在应变速率为0.001~0.1s~(-1)、变形温度为1253~1323 K时,峰值应力所对应的应变越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Zener-Hollomon参数较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 k J/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s~(-1)、变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

新型超高强韧钛合金热变形行为研究

采用Gleeble3800热压缩模拟试验机研究了新型超高强韧TB17钛合金775～905℃温度范围内、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了该合金在热变形过程中流变应力软化特点及显微组织演变规律,建立了该合金Arrhenius型本构方程。结果表明:采用不同变形温度,TB17钛合金峰值应力对应变速率敏感程度不同,在相变温度以下变形时,峰值应力对低应变速率敏感;而在相变温度以上变形,峰值应力对高应变速率敏感。应变速率对TB17钛合金显微组织具有重要影响,合金应变速率大于0.1 s~(-1)时,以发生动态回复为主,而应变速率为0.001～0.1 s~(-1)时以发生动态再结晶为主;降低应变速率有利于动态再结晶发生,合金在应变速率0.001 s~(-1)时可获得粒度约25μm的β晶粒。变形温度对动态再结晶具有重要影响,在相变温度以下变形仅发生初生α相再结晶,而在相变温度以上变形则发生β相动态再结晶。TB17钛合金在相变点温度以下的热变形激活能为538.4 kJ/mol,在相变点温度以上的热变形激活能为397.4 kJ/mol,该合金在775～905℃热变形软化机制为晶界滑移机制。     

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显微组织(英文)

在250~400°C的温度范围和0.1-50 s-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形,对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明,在低应变速率(0.1~1 s-1)下压缩变形时,再结晶主要发生在初始晶界上;在高应变速率(10~50 s-1)下压缩变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10~50 s-1和温度250~350°C的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此,合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10~50 s-1、变形温度250~350°C。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步,首先,高位错密度孪晶分割初始晶粒;然后,孪晶内的位错发生重排形成亚晶;最后,随着应变的增加而形成再结晶晶粒。     

BFe10-1-1合金动态再结晶行为

采用MMS~(-1)00热力模拟试验机对BFe10-1-1合金进行热压缩实验,研究了在温度800~1000℃和应变速率0.01~10 s~(-1)下的动态再结晶行为。基于加工硬化率对合金的应力应变进行分析,得到BFe10-1-1合金的动态再结晶临界应变。结果表明,BFe10-1-1合金在实验条件下发生了回复与动态再结晶,850℃时,0.01~10 s~(-1)下动态再结晶临界应变分别为0.106、0.109、0.103、0.099和0.089,即相同温度下,高的应变速率比低的应变速率先发生动态再结晶;1 s~(-1)时,80~1000℃对应的临界应变分别为0.111、0.103、0.094、0.097和0.096,即随着温度的升高,临界应变数值减小,动态再结晶提前;临界应力随应变速率的减小和变形温度的升高而减小。     

Mg-Zn-Er合金基于Gleeble-1500热压缩模拟的变形行为及其加工图（英文）

利用Gleeble-1500热模拟机研究固溶态Mg-x Zn-y Er合金(x/y=6,x=3.0,4.5,6.0;y=0.50,0.75,1.00)在变形温度为200~450°C、应变速率为0.001~1 s~(-1)下的热压缩变形行为。研究结果表明,在热压缩变形过程中加工硬化和加工软化同时发生,并相互竞争,其中合金加工软化主要由动态再结晶引起。构建了Mg-Zn-Er合金的本构方程,该本构方程能比较精确地预测合金的峰值应力。添加Zn、Er合金化元素致使Mg-3Zn-0.5Er(合金A)具有较高变形激活能。在温度和应变速率的二维平面内建立了合金的热加工图,并提供了合金的最优加工条件(应变量为0.3,Mg-3Zn-0.5Er合金(合金A):380~430°C,0.1 s~(-1);Mg-4.5Zn-0.75Er合金(合金B):380~450°C,0.01~0.1 s~(-1);Mg-6Zn-1Er合金(合金C):390~440°C,0.01~0.1 s-1)。与Mg-3Zn-0.5Er(合金A)和Mg-6Zn-1Er(合金C)相比,Mg-4.5Zn-0.75Er(合金B)表现较优的热加工窗口。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金β锻动态再结晶(英文)

通过热压缩实验研究Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在变形温度为1000～1100°C,应变速率为10-3～1.0s-1的条件下的动态再结晶行为。结果表明:在变形温度高于1050°C、应变速率低于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以不连续动态再结晶为主;在变形温度低于1050°C、应变速率高于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以连续动态再结晶为主,同时存在少量的不连续动态再结晶。此外,降低应变速率和升高变形温度均能促进动态再结晶进程并使β变形晶粒细化。     

温度和应变速率对Zr_(50)Ti_(50)合金在β单相区热变形行为的影响（英文）

在温度为700~850°C和应变速率为0.001~1s~(-1)的条件下,研究了Zr_(50)Ti_(50)合金在β单相区的热变形行为和组织演变。流变曲线呈现典型的流变软化特征。在较高的应变速率下,出现了不连续屈服现象,这一特点在其他传统锆合金中没有发现。计算得到表观变形激活能为103 kJ/mol,并建立了该合金在β单相区的流变应力与应变速率和变形温度之间的本构方程。分析表明该合金的热变形机制主要为动态回复,并且由于较强的动态回复效果而抑制了动态再结晶。随后,通过计算建立了合金的热加工图,并根据热加工图找到了合金在β单相区的最佳热变形加工参数为温度830~850°C,变形速率为0.56~1s~(-1)。     

不同热变形条件下Al-Zn-Mg-Cu包铝板的组织演变（英文）

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Al-Zn-Mg-Cu包铝板进行热变形,采用EBSD和XRD对不同变形条件下的Al-Zn-Mg-Cu基体和包铝层显微结构进行表征,其变形条件为变形量70%、温度380~450°C、应变速率0.1~30 s~(-1)。结果表明,变形温度、道次和变形速率直接影响样品的回复和再结晶过程,从而进一步影响其显微结构。在包铝层和Al-Zn-Mg-Cu基体中回复和再结晶的程度有所区别。较高的变形温度导致较高程度的再结晶以及较大的晶粒尺寸。在多道次变形中的停留时间内会发生静态再结晶。当应变速率低于10 s~(-1)时,随着应变速率的增大,出现较多细小的亚晶组织;然而,在30 s~(-1)的大应变速率条件下,试样在变形温度下停留时间较短,导致动态回复及再结晶程度受限。     

热压缩过程中Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn合金的流变应力和动态再结晶行为（英文）

采用Gleeble-3500热模拟试验机对喷射成形Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn合金挤压坯进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450°C和应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的流变应力行为,利用透射电镜(TEM)和电子背散射技术(EBSD)表征合金热压缩过程中的显微组织演变。结果表明,变形参数对Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn合金热压缩过程中流变应力和组织演变有非常显著的影响,随着变形温度的降低和应变速率的升高,峰值应力和稳态流变应力增加,合金中的位错和亚结构数量增多;反之,随着变形温度的升高和应变速率的降低,大角度晶界面积变大,晶界呈锯齿状,合金发生动态再结晶;合金的组织呈纤维状,合金在稳态变形阶段的主要软化机制为动态回复;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数关系来描述合金的流变应力行为,其变形激活能为184.2538 kJ/mol;热加图表明,喷射成形Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn合金挤压坯最合适的加工温度范围为380～450°C,最佳应变速率范围为0.01～0.1 s~(-1)。     

6082铝合金热变形行为及热加工图

在Gleeble~(-1)500D热模拟试验机上对O态6082铝合金进行了热压缩实验,研究了该合金在变形温度300~500℃,应变速率0.01~10 s~(-1)条件下的热变形行为和组织演化;基于Arrhenius双曲正弦本构关系建立了6082铝合金的本构方程;基于动态材料模型(DDM)和Murty法建立了热加工图,并结合微观组织进行验证。研究结果表明:6082铝合金为正应变速率敏感材料,峰值应力随温度的降低和应变速率的升高而升高,热变形过程中的主要软化机制为动态回复,在较高温较低应变速率(500℃,0.1 s~(-1))时,该合金发生动态再结晶。计算得到该合金的热激活能为171.1539 k J·mol~(-1),最佳热加工工艺参数区间为:450~500℃,0.2~0.5 s~(-1)。     

应用加工图表征AA2014锻造铝合金的热变形行为（英文）

通过等温压缩试验研究AA2014锻造铝合金的热变形行为。试验在Gleeble-3180热模拟机上进行,温度和应变速率范围分别为350~480°C和0.001~1 s~(-1)。利用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段观察合金在不同变形条件下的显微组织,并构建应变为0.1、0.3、0.5和0.7时的加工图。结果表明:高应变速率(0.1 s~(-1))时易出现失稳变形区,并以局部不均匀变形为主要失稳形式。当应变为0.7时,加工图中存在两个稳定变形区:I区(350~430°C,0.005~0.1 s~(-1))和Ⅱ区(450~480°C,0.001~0.05 s~(-1)),其主要软化机制均为动态回复。在变形区I中得到均匀的显微组织,在变形区Ⅱ中发生扩展回复,这将导致潜在的亚晶界逐步转变为新的大角度晶界。AA2014锻造铝合金的最佳热加工参数如下:温度370~420°C,应变速率0.008~0.08 s~(-1)。