17Cr2Ni2Mo齿轮用钢热变形动态再结晶行为

 为了探索材料热塑性变形工艺理论,针对热轧态17Cr2Ni2Mo齿轮用钢进行热力模拟试验,研究材料在应变速率=0.01～10 s-1、热变形温度t=1 050～1 150 ℃条件下的动态再结晶行为。结果表明,在较高应变速率下,应力在峰值后,出现动态回复或持续性动态再结晶软化,在较低应变速率下,应力呈现波浪多峰值状,出现多次动态再结晶软化。通过加工硬化率随应变变化曲线(θ ε),确定了动态再结晶临界特征应变量εc,结合峰值应变量εp统计得到εc/εp比值为0.629～0.854,并可知当应变速率一定时,εc随着温度升高而减小,当温度一定时,εc随应变速率的增大而增大。同时建立了流变应力本构方程,数据验证平均相对误差为1.705%。最后建立了动态再结晶动力学模型。     

690MPa高强度海洋工程用钢1000～1100℃热变形行为

通过Gleeble 3800热模拟机试验研究了690 MPa高强度海洋工程用钢(/%:0.12~0.15C,1.05~1.20Mn,0.5~0.7Cr,1.0~2.0Ni,0.5~0.6Mo,0.3~0.6Cu,0.015~0.035Nb,0.008~0.020Ti,0.04~0.07Alt)420mm连铸板坯,在1 000~1 100℃,20%形变量,应变速率0.05~5 s~(-1)时的热变形行为,得出该钢真应力-应变曲线,应变硬化率-变形曲线、热变形本构方程和动态再结晶热激活能。结果表明,在同一试验温度下,随着应变速率的增加,变形应力相应的增加;而随着变形温度的增加,变形应力相应的降低;该试验钢的动态再结晶激活能为499 954.0 J/mol。     

纯镍的高温塑性变形行为及本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机,采用正交实验的方法,进行了单道次压缩试验,研究了纯镍N6板材在不同变形温度和不同应变速率条件下的大变形量热变形行为。结果显示,纯镍N6板坯在大的应变量条件下,出现了稳态流变之后,流变应力再升高的现象;在应变速率一定的条件下,流变应力随变形温度的升高而降低;在相同的变形温度条件下,流变应力随应变速率的增大而增大。说明流变应力与变形温度和应变速率的关系敏感。在变形速率为40 s-1时,流变应力曲线失稳,呈波浪形,说明在较大的应变速率条件下,纯镍N6板材呈现明显的流变失稳特征。并对实验测得的数据进行线性回归,得出双曲正弦函数形式本构方程中的材料参数,将材料参数对应变进行二次拟合,建立了纯镍N6板坯热变形过程中流变应力与变形温度、应变速率及应变的本构关系。经验证,所建立的本构关系能够很好地反应纯镍N6板坯的实际热变形行为特征。     

Ti-IF钢750～850 ℃变形的Zener-Hollomon参数方程

通过THERMECMASTOR-Z热模拟机对成分（％）为0．009C、0．047Ti的Ti-IF钢进行750～850℃变形速率1～70s^-1的单道次压缩变形试验。从不同变形温度和速度下所得应力-应变曲线表明，随变形速率和应变的增加，流动应力增大，但在实验温度范围内，变形温度对流动应力的影响不显著。该Ti—IF钢的Zener-Hollomon参数Z与变形速率ε和变形温度T的关系为：Z=εexp（42150／T）。     

X52管线钢热变形行为的研究

用Gleeble-3500热模拟试验机对X52(L360)管线钢(%:0.08C、0.20Si、0.93Mn、0.024Als、0.02Nb、0.02Ti)在950～1200℃、应变速率0.01～10 s^-1时进行50%热压缩变形试验,得出真应力-应变曲线。通过回归分析,确定X52钢热变形激活能和热变形方程,得出应变速率、温度和Z参数对热形变峰值应力的影响。结果表明,变形温度降低,峰值应力增加并向应变增大方向移动,随变形速率增加,峰值应力增大并且也向应变增大方向移动;X52钢热变形激活能为232 kJ/mol;随Z参数增加,热变形峰值应力增加。     

新型Fe-20Cr-30Ni-0.6Nb-2Al-Mo合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热力模拟试验机对新型奥氏体耐热(AFA)合金(Fe-20Cr-30Ni-0.6Nb-2Al-Mo)进行单道次压缩试验,研究了合金在1000~1150℃和0.01~1.00 s-1形变参数下的热变形行为。根据热压缩试验数据,绘制了不同形变参数下新合金的真应变-真应力曲线,并分析不同形变参数对合金微观组织的影响;基于Arrhenius方程通过线性回归建立高温形变条件下新材料的热变形本构方程;采用六次多项式对不同应变量下的材料常数进行拟合,建立耦合应变量因素的改进型本构方程。结果表明:在热变形过程中,合金的流变应力水平随着温度的提高而降低,随着应变速率的加快而增加;动态再结晶行为更容易发生在低应变速率和高变形温度的变形参数下;耦合应变量因素的本构模型预测合金的流变应力,预测值与压缩试验结果的相关系数为0.9856,平均相对误差仅3.4426%,可知改进型本构模型能较好地预测新型AFA合金在热变形过程中的流变应力。     

上引连铸TU1热变形行为研究

以上引连铸TU1杆料为研究对象，在MMS-100热模拟试验机上对其进行单道次压缩试验，研究了在不同应变速率（0.01~10 s-1）和不同变形温度（750~950 ℃）条件下的热变形行为，构建其本构模型.结果表明:在10 s-1高应变速率条件下，TU1在750 ℃变形时峰值应力高达80 MPa，当温度升高到950 ℃时，峰值应力降至38 MPa；而在应变速率为0.01 s-1、750 ℃变形时，峰值应力仅为30 MPa，此时TU1已经发生动态再结晶；通过本构方程计算得到TU1的热变形激活能约为253 kJ/mol.      

再结晶态TZM合金热变形特征的研究

采用Gleeb-3500热模拟实验机,对再结晶态TZM(Mo-0.39Ti-0.093Zr-0.017C)合金的热变形特征进行了研究。试样用粉末冶金的方法制备,经过70%变形量的高温锻造,然后分别在1100,1200,1300,1400,1500和1600℃的温度下退火,观察了TZM合金的再结晶过程。热模拟实验在1200℃的温度下进行,应变速率为0.1 s-1,变形量为30%,得到了压缩过程的真应力-应变曲线。研究结果表明,TZM合金的硬度随着退火温度的升高而显著降低,且下降的速率为0.13(HV/℃),1600℃退火后,晶粒已经充分长大,再结晶完成,TZM合金明显变软;完全再结晶后的TZM合金在1200℃下热压缩变形,当应变量小于5%时,应力随着应变的增加而迅速增加,加工硬化现象明显;当应变量大于5%时,应力随着应变的增加而缓慢增加,加工硬化速率降低。     

55SiMnMo贝氏体钢高温流变应力本构方程

 采用Gleeble-3500热模拟试验机对55SiMnMo贝氏体钢进行了热压缩试验,得到了其在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的高温流变应力行为。试验结果表明,峰值应力随变形温度的降低和应变率的提高而增大;当应变速率为0.01和0.1s-1,变形温度t ≥1000℃时,发生动态再结晶。基于试验结果,充分考虑了热变形工艺参数（应变、应变速率和变形温度）对流变应力的影响,建立了一种考虑应变速率补偿的高温流变应力本构方程。通过对该本构方程预测得到的流变应力值和试验值对比,验证了模型的准确性。     

不同原始组织Ti80合金热变形行为及组织演变规律研究

通过热模拟压缩试验,研究了等轴组织和魏氏组织Ti80合金在温度850～1000℃、应变速率0.01～10 s-1、变形量20％～60％条件下的热变形行为及组织演变.结果表明:Ti80合金为温度敏感型和应变速率敏感型材料,两相区变形时软化机制以动态再结晶为主,单相区变形时以动态回复为主.低应变速率条件下(0.01 s-1...     

铸态超级双相不锈钢S32750热加工性能

 为研究热变形参数对铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为和显微组织的影响,运用Gleeble-3800热模拟试验机对S32750进行不同温度和应变速率下的高温拉伸和压缩试验。结果表明,S32750在1000~1200℃范围内具有较好的热塑性。在变形温度较低、应变速率较低时,流变曲线表现出不同于单相不锈钢的“类屈服平台”特征;当应变速率较高或变形温度较高、应变速率较低时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。微观组织演变显示,铁素体和奥氏体两相都发生动态再结晶,且铁素体的再结晶先于奥氏体。降低应变速率,提高变形温度,可促进动态再结晶发生。基于热变形动力学模型建立了本构方程,表观应力指数为3.99,热变形激活能为393.75kJ/mol。S32750的高温软化机制与Zener-Hollomon(Z)参数有关,随Z参数增加,热变形峰值应力增加。     

TC17钛合金的热压缩变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟机上对TC17钛合金进行热压缩实验,研究TC17钛合金棒材在变形温度为810℃～930℃、应变速率为10-2s-1～101s-1以及变形程度为20%～60%条件下的流变行为;利用金相显微镜分析TC17钛合金棒材在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:当应变速率与变形温度固定时,不同变形量对于TC17钛合金的流动应力曲线影响较小;当变形量与变形速率固定时,变形温度越高时,流变应力值越低,应力-应变曲线越稳定;当变形温度与变形量固定时,峰值应力随应变速率的减小而降低。变形中的软化机制主要以动态回复和动态再结晶为主。     

FGH96合金双道次热变形及其热加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机对FGH96合金进行双道次真应变量为0.6＋0.6和0.3＋0.9的等温间断热压缩试验,研究了变形温度为1050~1125℃、变形速率为0.001~0.1 s-1时合金的热变形行为和组织演变.热变形过程中合金发生了再结晶,第一道次较小的真应变量减轻了合金的开裂.当第一道次真应变量小时,随着温度和变形速率的上升,合金道次间再结晶软化率增加.不同应变量以及不同道次真应变量均对合金热加工图产生明显影响.在相同变形条件下,当能量耗散率随应变量的增加而下降时,合金中组织由细晶向粗晶转变,反之则由粗晶向细晶转变;当能量耗散率不随应变量的变化而变化时,能量耗散率低于20%的合金中出现大量的不完全再结晶组织,能量耗散率高于35%的合金中出现细小完全再结晶组织.      

热变形参数对钛合金两相区流变行为的影响

以热轧态Ti80合金作为基材,在Gleeble-3500热模拟测试机上进行高温压缩测试,变形温度为800～1000℃,应变速率为0.01～10 s-1,总变形比例为75％.结果 表明:Ti80钛合金在800～950℃时处于α+β两相区,其流变行为受变形温度和应变速率的显著影响.Ti80钛合金的加工硬化主要来自于初始α相中位错密度的提高,变形温度的提高会导致α相的减少,流变峰值应力不断降低,过高的应变速率会导致α相内位错运动受阻.Ti80钛合金中的初始α相更容易发生动态回复和动态再结晶,随着变形温度的提高,初始α相不断减少,动态软化程度逐渐减小直至接近0.为保证钛管热轧的稳定性,应适当提高变形温度,保证Ti80钛合金热变形组织具有较高的β相体积分数,同时避免应变速率过高造成轧制载荷过大.     

F45MnVS钢热变形本构方程

 为了建立可以满足计算精度的F45MnVS钢高温塑性变形本构关系模型,利用Gleeble-3500试验机完成了热模拟等温压缩试验,获得了变形温度为800~1 000 ℃、应变速率为0.01~10 s-1、变形量为0~70%时的金属流变行为。结果表明,应力随应变的变化具有明显动态再结晶特征,应力随变形温度的降低、应变速率的增加而增大;基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,建立了峰值应力本构模型;基于应力-位错关系和动态再结晶动力学,建立了加工硬化-动态回复和动态再结晶两个阶段的机理型本构模型,用于描述不同变形温度和应变速率时应力与应变之间的关系;采用所建模型完成了不同变形条件的应力应变预测,与试验结果的对比分析表明,相关系数为0.997,吻合度高。     

45钢低温区热变形行为研究

 利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了不同变形条件对45钢低温区热变形行为的影响。试验结果表明：峰值应力随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;当应变速率[ε]≥0.01s-1、变形温度 [t]＜500 ℃时,发生动态回复;当应变速率[ε]≤1s-1、变形温度[t]≥500 ℃时,发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上,建立了45钢低温区加工硬化-动态回复、动态再结晶2阶段流变应力模型;根据试验结果计算拟合了模型中各参数。采用建立的流变应力模型成功预测了动态回复、动态再结晶型应力-应变曲线。利用上述模型对45钢中厚板轧后低温工业热矫直的矫直力进行了预测,其结果与实测值吻合良好。     

初始晶粒尺寸对2024铝合金热变形行为和组织的影响

利用永磁搅拌近液相线铸造和普通铸造方法制备不同晶粒尺寸的2024铝合金铸锭,利用Gleeble-1500热模拟试验机研究初始晶粒尺寸对不同压缩变形条件下2024铝合金的热变形行为和变形后显微组织的影响。研究表明:2024铝合金的热变形行为依赖于变形条件和初始组织。初始晶粒尺寸对流变应力的影响是:当应变速率小于0.1 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而减少;当应变速率为10 s~(-1)时,流变应力随晶粒尺寸减小而增大。降低变形温度会弱化晶粒尺寸对流变应力的影响。热压缩流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。应变速率为10 s~(-1)时,热压缩应力应变曲线呈现周期性波动;只在粗晶2024铝合金中发现变形剪切带。     

TA9钛合金高温拉伸变形行为的研究

采用高温拉伸试验，得到TA9钛合金在800～920℃温度范围内和应变速率为0.001～0.125 s^-1条件下的应力应变曲线，分析在拉应力条件下，变形温度、应变速率和流变应力三者之间的关系，构造了Arrhenius双曲正弦函数本构方程，并进行了应变修正，绘制出变形量为20%和50%时的热加工图，总结出不同变形条件下合金显微组织演变规律。结果表明：流变应力随变形温度的提高和应变速率的降低而降低，由本构方程计算出两相区变形激活能为569.453 kJ/mol，热加工图中的失稳区主要有四个区域，分别是在800～845℃和870～920℃时，应变速率在大于0.07 s^-1和0.002～0.03 s^-1处。此外，断裂位置显微组织中α相沿着合金变形的方向被拉长，α晶界变成锯齿状，这与动态回复过程中α向沿亚晶界破碎、分割和晶界突出有关。当变形温度一定时，等轴α晶粒尺寸随应变速率的提高而减小，当应变速率一定时，等轴α晶粒尺寸随温度的升高而变大。     

38MnB5热成形钢高温变形行为及本构方程

利用Gleeble-3500热模拟试验机对38MnB5热成形钢的高温变形行为进行研究, 分别在650~950℃温度区间内, 以0.01、0.1、1和10 s-1的应变速率对其进行等温单向拉伸测试, 并得到相应条件下的真应力-应变曲线.结果表明: 38MnB5热成形钢流变应力随着变形温度的升高而减小, 随着应变速率的增大而增大.当应变速率逐渐增加时, 热变形时发生的动态回复和动态再结晶效果并不显著, 而当温度逐渐升高时, 二者作用逐渐加强.考虑了温度、应变速率和应变的综合复杂影响, 建立38MnB5热成形钢高温下的本构方程.此本构方程通过对流变应力、应变、应变速率等实验数据的回归分析, 得到与变形温度、应变速率和应变相关的材料参数多项式.计算结果与实验结果对比发现, 通过本构方程所获得的计算值与试验值吻合良好.      

Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al合金热压缩变形行为

对Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛合金进行等温压缩实验,变形温度范围为923～1123 K,应变速率为0.001～1 s<'-1>.分析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923～1023 K时,流变应力曲线呈现动态再结晶曲线特征;当变形温度为1073 K时,低应变速率(0.001s<'-1>)的流变应力曲线呈现动态再结晶曲线特征,高应变速率(0.01-1 s<'-1>)的流变应力曲线呈现动态回复曲线特征;当变形温度为1123 K时,流变应力曲线呈现动态回复曲线特征;峰值流变应力随着变形温度的升高而下降,且下降速率随着温度升高而降低;峰值流变应力随着应变速率的升高而升高,升高速率在923～1023 K范围内随着应变速率升高而下降,在1073 K时随着应变速率升高而升高,在1123 K时随着应变速率升高无变化.Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al钛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789 kJ·mol-1.