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...     

锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法 采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果 锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987～1 027℃/0.026～0.01 s^-1和1 070～1 100℃/0.026～0.01 s^-1,最优热加工参数分别为1 000℃/0.01 s^-1和1100℃/0.01s^-1。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合...     

热处理制度对GH4169冷轧叶片组织性能的影响

为了研究热处理制度对GH4169冷轧叶片组织性能的影响,对GH4169合金经不同变形量冷轧后在不同温度下进行软化处理,采用金相显微镜及拉力试验机等分析热处理软化温度对合金再结晶、δ相、γ’’相、γ’相及性能的影响.试验结果表明,GH4169合金经不同变形量冷变形后,软化处理温度由970℃提高到995℃,不但可以实现完全再结晶,而且δ相可以完全溶入基体,有效降低了合金硬度,有利于冷变形的继续进行,且对合金力学性能无影响.     

高温合金GH4169的动态再结晶和组织演化机制

应用Gleeble热模拟技术、EBSD、SEM和OM系统地研究了高温合金GH4169在温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～1 s^-1条件下变形的动态再结晶机制和组织演变规律。结果表明：在1000～1150℃、应变速率为0.01～1 s^-1条件下高温合金GH4169的变形抗力最高可达400 MPa;基于动态材料模型绘制出此合金的功率耗散图和流变失稳图,得到了该合金优化的加工区间变形参数为1020～1070℃和0.03～0.63 s^-1。分析GH4169在变形过程中动态再结晶演化规律,明确了动态再结晶晶粒以在原奥氏体晶界处的非连续动态再结晶为主,连续动态再结晶以亚晶持续旋转机制形核。还确定了Σ3ⁿ非共格孪晶界演变规律,动态再结晶晶粒的体积分数比越大晶粒越细小Σ3晶界密度越高,动态再结晶晶粒的长大优先于Σ3ⁿ非共格孪晶界的形成。     

NiPt15合金热变形行为及微观组织演变规律

本研究采用Gleeble-3500热模拟机对NiPt15合金高温热变形过程进行研究,设定NiPt15合金变形温度为950～1150℃,变形速率为0.01～3 s-1.通过分析热变形过程中NiPt15合金在不同条件下的真应力-应变曲线,建立了双曲正弦型Arrhenius本构关系模型,并拟合模型各参数对合金变形量的依赖性.通过对热变形组织及显微硬度的表征,研究试样各区域热变形组织的差异,分析温度、变形速率、lnZ对动态再结晶及材料维氏硬度的影响.结果表明:NiPt15合金真应力-应变曲线包括三种不同变化趋势,各变形速率下对应的趋势变化临界温度值不同;应变激活能不大于476.85 kJ/mol;升高温度并且降低变形速率能提高再结晶比例至完全动态再结晶,形核机制为非连续性动态再结晶,主要以晶界弓出和反复生成孪晶为再结晶晶粒提供形核位置;当lnZ小于38.89时,晶粒尺寸与lnZ呈负相关性,当lnZ大于38.89时,晶粒尺寸与lnZ关系不明显;硬度与lnZ在本次实验条件下呈正相关性.     

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.     

GH4706合金的热变形行为与显微组织演化

在Gleeble 3800热模拟试验机上进行GH4706合金的热压缩实验,研究了变形温度为900～1150℃、应变速率为0.001～1s-1范围内合金的热变形行为.结果表明:GH4706合金的真应力真应变曲线呈现出流变软化特征,随变形温度增加或应变速率减小,峰值应力逐渐降低,峰值应变逐渐减小.合金的本构关系可由双曲正弦函数描述,变形激活能为435.36kJ/mol,应力指数为4.13.合金的显微组织演化机制与Z参数密切相关,高Z值条件下主要发生动态回复,低Z值条件下主要发生动态再结晶与再结晶晶粒粗化.GH4706合金发生完全动态再结晶且不发生晶粒粗化的临界lnZ值为35.     

700℃超超临界锅炉材料GH4700镍基合金组织演变研究

通过热压缩实验、组织分析同时结合热力学和动力学计算方法,对700℃超超临界锅炉材料GH4700镍基合金组织演变进行研究,结果表明:GH4700镍基合金具有较高的变形温度和应变速率敏感性,随着变形温度的下降和应变速率的增大,合金的流变应力迅速升高,其动态再结晶形核方式为典型的应变诱导晶界迁移形核;其热变形激活能及晶粒长大激活能分别为345.0948kJ/mol和252.05kJ/mol。     

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。     

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.     

ZnAl10Cu2合金在热变形过程中的球化及动态再结晶

采用Gleeble-1500D热模拟实验机研究ZnAl10Cu2合金在变形温度180~330℃、应变速率0.01~30s-1、真应变0.3~1.2时的热变形组织演化行为。结果表明:在不同变形条件下,共晶中的片状α2相发生了不同程度的球化和弯折,其球化程度随着应变速率的降低、变形温度的升高、真应变的增大而增加;同时,基体β相发生了动态再结晶。当变形温度小于270℃时,随着变形温度的升高,再结晶晶粒更为细小均匀。变形温度进一步升高,晶粒出现局部长大;当应变速率小于1s-1时,动态再结晶晶粒随应变速率的增大而减小;应变速率约为1s-1时,晶粒细小均匀;应变速率继续增加时,动态再结晶晶粒出现不均匀现象。     

Nb47Ti合金热变形行为及微观组织

目的 研究Nb47Ti合金在变形温度为600～750℃、应变速率为0.001～1s?1条件下的热变形行为和微观组织。方法 采用Gleeble-3500型热/力模拟试验机进行等温恒应变速率压缩实验,获得Nb47Ti合金热变形的真应力应变曲线,并利用EBSD技术手段分析热变形后的微观组织。结果 Nb47Ti合金在变形温度小于650℃、应变速率小于0.1s?1下热变形的真应力-应变曲线为动态再结晶型曲线,变形温度大于等于700℃时呈现为动态回复型曲线;峰值应力随变形温度的升高和应变速率的减小而减小;在变形温度为650℃、应变速率为0.001 s?1下热变形组织以再结晶晶粒和亚晶粒为主,随着应变速率的增大,动态再结晶晶粒不断减少,而亚晶粒和变形晶粒增多,晶粒得到显著细化。当应变速率为0.1 s?1时,随着变形温度的增加,晶粒尺寸增大,变形温度升高至750℃,热变形组织中亚晶粒所占比例高达50.5%。结论 Nb47Ti合金是温度和正应变速率敏感材料,随变形温度的升高和应变速率的增大,变形过程中动态回复软化机制更为显著,低温、高应变速率下变形获得的再结晶晶粒尺寸小。     

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。     

锻态TB6钛合金β相区压缩变形行为和动态再结晶

使用圆柱形试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行锻态TB6钛合金β相区的热压缩实验(变形温度950~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1),研究了合金的高温压缩变形和动态再结晶行为。结果表明,这种合金在β相区的变形激活能为246.7 kJ/mol,其热变形机制是动态再结晶,动态再结晶新晶粒的主要形核机制是弓弯形核。当应变速率为0.01~0.1 s^-1、变形温度为<1000℃时动态再结晶的发展比较充分,变形组织明显细化;当变形温度高于1000℃、应变速率低于0.001 s^-1时,动态再结晶的晶粒明显粗化。在动态再结晶的晶粒尺寸D与Z参数之间存在着相关性,其函数关系为D=6.44×10²·Z^-0.1628。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金高温塑性变形行为研究

以Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金为研究对象,采用热模拟等温压缩的试验方法,利用Arrhenius关系式,分析了合金应力与应变的关系,同时利用金相显微镜和扫描电镜,观察合金在热变形过程中组织的演变。结果表明,合金高温等温压缩变形的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且当应变速率ε一定时,温度升高,峰值流变应力下降,当温度一定时,应变速率ε增大,峰值流变应力和它所对应的应变值均提高;变形过程中随着温度的升高,合金发生不同程度的再结晶。当变形温度为623K时,组织变化以动态回复为主,变形温度提高到673K,开始出现再结晶现象,温度达到773K时得到完全再结晶组织。     

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。     

TB17钛合金β相区动态再结晶行为及转变机理EI北大核心CSCD

通过Gleeble-3800热压缩模拟试验机对TB17钛合金β相区进行热压缩实验,研究该合金β相区的动态再结晶行为及转变机理。结果表明:TB17钛合金在β相区变形时会发生动态回复(DRV)与动态再结晶(DRX)。不同应变速率下存在两种动态再结晶形核位置,低应变速率下主要在晶粒内部形核,高应变速率下主要在晶界附近形核。通过EBSD和TEM分析可知,在低应变速率下发生连续动态再结晶(CDRX),其发生的主要形式为亚晶合并转动。高应变速率下发生不连续动态再结晶(DDRX),发生的主要形式为晶界剪切伴随着亚晶转动。尽管两种动态再结晶的转变方式不同,其本质都是通过位错的增殖、滑移和胞状结构演化形成新的动态再结晶晶粒。     

GH984G18合金热加工图及再结晶图研究

应用Gleeble3800热模拟试验机对GH984G18合金进行热压缩实验,以实验获得的应力-应变曲线为基础,根据动态材料模型建立该合金不同应变时的热加工图,利用热加工图确定了热加工工艺窗口,并分析了温度和变形量对实验合金动态再结晶的影响。结果表明:应变较小(ε≤0.2)时,可优先选择的变形温度为1030~1090℃,应变速率为0.01~0.18s~(-1);随应变增加(ε≥0.3),最佳热变形温度范围移至高温区间1180~1200℃,最佳应变速率范围大致为0.056~0.25s~(-1);当应变速率为1s~(-1)时,温度小于900℃不能引起动态再结晶,仅使得晶粒发生动态回复;当变形温度和应变量分别达到1000℃和30%时,发生部分动态再结晶;当变形温度为1000℃,应变量为60%时,发生完全动态再结晶。     

GH4049合金的热变形行为及组织演变

在Gleeble-1500热模拟机上进行GH4049合金的热压缩实验,获得合金在温度为1090~1180℃、应变速率为0.1~50s-1条件下的应力-应变曲线。对峰值应力进行线性回归获得合金在不同变形条件下的材料常数,通过非线性回归建立合金的热变形本构方程。结果表明:随着变形温度升高,动态再结晶更加充分,晶粒尺寸变大;随着应变速率增加,晶粒组织趋于均匀,晶粒尺寸先减小后增大。     

挤压态AZ40镁合金热变形行为及热加工图分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机对挤压态AZ40合金进行热压缩实验,分析压缩后不同温度真应力-应变曲线的变化趋势,得到流变应力受变形温度和应变速率等因素的影响规律;在双曲正弦关系的基础上构造挤压态AZ40合金的本构方程,在动态材料模型(DMM)基础上建立挤压态AZ40合金的热加工图,从而确定挤压态AZ40镁合金的热变形加工范围.结果表明:明显的动态再结晶是挤压态AZ40镁合金流变曲线的特点,在压缩过程中,随变形温度的升高,挤压态AZ40镁合金的峰值应力减小;随应变速率升高,挤压态AZ40镁合金的峰值应力增大.当变形温度相同时,动态再结晶晶粒比例随着应变速率的升高而降低;当应变速率相同时,动态再结晶晶粒大小随着变形温度的升高而增大.粗大的未再结晶晶粒有明显的<1010>‖ND和<21-1-0>‖ND两种取向,而再结晶晶粒取向随机;通过热加工图及组织分析,确定了最佳的加工工艺为T=573 K,ε·=0.1 s-1.