TiC(30vol%)/Cu-Al_2O_3复合材料热变形及动态再结晶

采用真空热压-内氧化烧结法制备了TiC(30vol%)/Cu-Al2O3复合材料,测试其基本性能,对其微观组织进行了观察分析。利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在变形温度450~850℃、应变速率0.001~1s-1、变形量50%的条件下,对TiC(30vol%)/Cu-Al2O3进行了热压缩变形试验。通过对流变应力进行分析和计算,构建了该复合材料的本构方程及动态再结晶临界应变模型。利用加工硬化率-应变曲线的拐点和对应偏导曲线最小值的判据,建立了动态再结晶临界应变与Zener-Hollomon参数之间的函数关系。结果表明:TiC(30vol%)/Cu-Al2O3复合材料的真应力-真应变曲线以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;计算得出该复合材料的热变形激活能为211.384kJ/mol。     

30%Mo/Cu-Al2O3复合材料的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为450～750℃、应变速率为0.01～5s-1、总应变量0.7的条件下,对30%Mo/Cu-Al2O3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研究和分析。实验结果表明30%Mo/Cu-Al2O3复合材料高温流动应力-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30%Mo/Cu-Al2O3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30%Mo/Cu-Al2O3复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,确定了热加工工艺参数为变形温度650～750℃,应变速率0.01～0.1s-1。     

TiC/CuAl2O3复合材料动态再结晶临界条件

为了确定TiC/Cu-Al₂O₃复合材料的动态再结晶行为,为热加工工艺参数的制定提供理论参考。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度450~850℃、应变速率0.001~1 s^-1、总应变量为0.7的条件下,对TiC/Cu-Al₂O₃复合材料进行热模拟试验。对TiC/Cu-Al₂O₃复合材料的真应力-应变曲线数据进行拟合、分析,求得材料的加工硬化率。结合加工硬化率-应变曲线的拐点和对应偏导曲线最小值的判据,研究了该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明：TiC/Cu-Al₂O₃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,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;该材料的加工硬化率-应变曲线出现拐点,对应偏导曲线出现最小值;临界应变随变形温度的升高与应变速率的降低而减小,且临界应变与峰值应变以及Zener-Hollomon参数之间具有相关性。     

Al_2O_3/Cu复合材料的高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机和透射电子显微镜研究了变形温度为300~900℃,应变速率为0.01~10s-1条件下Al_2O_3/Cu复合材料的高温流变行为和组织演变规律,并利用Arrhenius关系和Zener-Hollomn参数构建了合金的峰值屈服应力、变形温度和应变速率三者之间的本构方程。结果表明:Al_2O_3/Cu复合材料的流变应力-应变曲线为典型的动态再结晶类型,其曲线由加工硬化、动态软化和稳定流变3个阶段组成,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大,而当应变速率固定时,流变应力随变形温度的升高而减小;求解得到复合材料的结构因子lnA为15.2391,应力水平参数a为0.020788mm~2/N,应力指数n为5.933035,变形激活能Q为2.1697×10~5kJ/mol;随着变形温度的升高,基体内位错密度逐渐下降,并呈现出明显的再结晶特征,而当固定变形温度时,随着应变速率的增大,基体内位错密度呈先增大后下降趋势。基于微观组织演变和热加工图,Al_2O_3/Cu复合材料的最佳热加工参数范围为热加工温度500~850℃、应变速率低于0.1s-1。     

Al2O3弥散强化铜合金轧制性能试验研究

通过热模拟试验机对Al2O3弥散强化铜合金在不同温度、不同应变速率、相同变形量条件下进行热压缩试验,分析了Al2O3弥散强化铜合金应力-应变关系,依据动态材料理论和试验数据绘制弥散铜热加工图,并选取了3组试验温度进行热轧试验验证.结果表明,不同的应变速率变形机制不一致,分别通过不连续屈服和动态再结晶实现塑性变形;轧制试验验证了该合金最佳变形区温度为750~850℃、应变速率为1~10s-1.     

纤维对短切碳纤维/AZ91D复合材料热变形行为和加工性能的影响纤维对短切碳纤维/AZ91D复合材料热变形行为和加工性能的影响

采用等温压缩试验研究了不同碳纤维体积分数的镁基复合材料（CFs/AZ91D）和镁合金（AZ91D）在变形温度310~430℃、应变速率10-3~10-1 s-1范围内的塑性变形行为。根据实验结果建立了CFs/AZ91D和AZ91D的热加工图,分析了纤维对CFs/AZ91D塑性加工性能与变形机制的影响。结果表明:相比ZA91D,纤维在提高复合材料流动应力的同时促进了基体动态再结晶和应变软化,但纤维体积分数对流动应力与应变软化程度影响较小,CFs/AZ91D热变形时表现出比ZA91D更高的应变速率敏感指数和变形激活能;ZA91D热加工图不存在变形失稳区且其高温低速率区变形时的能量耗散效率大于30%,CFs/AZ91D高温低应变速率区变形时的能量耗散效率大于50%,此时纤维激励了基体合金动态再结晶而使复合材料表现出极高的能量耗散效率,但在低温高应变速率变形时,基体合金与纤维之间的界面开裂极易导致CFs/AZ91D出现塑性流变失稳行为。      

原位生成(TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高应变速率超塑性

将纯钛粉和B4C粉按一定比例混合均匀后,通过反应热压方法原位合成制备了TiB晶须和TiC颗粒增强体积分数为3%的钛基复合材料,并在950℃以16∶1的挤压比对复合材料进行了高温热挤压变形.采用X射线衍射仪和扫描电镜分别研究了原位生成复合材料的相结构和微观组织,并在700℃以不同应变速率对钛基复合材料进行了高温拉伸变形.研究表明:纯钛和B4C在1200℃真空热压原位合成产生两种不同形状的增强体,即短纤维状TiB晶须和等轴状的TiC颗粒;应变速率为5.95×10-4、1.19×10-3s-1和0.89×10-2s-1时,(TiBw TiCp)/Ti复合材料都表现出超塑性,延伸率分别为205.43%、148.3%和112.85%;700℃变形时(TiBw TiCp)/Ti复合材料的应变速率敏感指数为0.45.     

Cu-Ni-Si-Ag合金高温变形行为研究

通过高温等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-Ag合金在应变速率为0.01～5s-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和流变应力方程。并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了该合金的热加工图,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。     

SiCp/8%TiB2混杂增强铝基复合材料高温流变

采用Gleeble-3500 热模拟试验机对SiCp/8%TiB2铝基复合材料在温度为350, 400, 450, 500 ℃,应变速率为0.001, 0.01, 0.1, 1 s-1条件下进行热压缩试验,探究其高温流变应力行为;建立SiCp/8%TiB2铝基复合材料应变速率和流动应力的本构方程,采用正弦双曲Arrhenius方程解释流动应力行为。建立基于动态材料模型（DMM）的热加工图来解释SiCp/8%TiB2铝基复合材料的热加工性,利用扫描电镜进行微观组织分析,以验证热加工图的可靠性。研究结果表明：SiCp/8%TiB2铝基复合材料的变形活化能为263.967 kJ/mol,最佳变形温度为490~500 ℃,应变速率为0.001~0.030 s-1,此时功率耗散系数达到峰值为23%。     

Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的压缩变形力学行为及机制

对Al2O3sf·SiCp/Al复合材料进行高温及半固态区间压缩变形,观察其微观组织和组成,研究了在高温及半固态温度下的压缩变形力学行为和变形机制.Al2O3sf·SiCp/Al复合材料的流动应力随着压缩温度的提高而下降,随着增强体的体积分数、基体材料强度和应变速率的提高而上升.高温压缩使材料屈服后,由于动态回复抵消了材料的加工硬化,其流动应力值基本上保持不变.在半固态温度区间压缩而液相体积分数较低时,其流动应力的变化规律与高温压缩时相似;液相体积分数较高时,流动应力在材料屈服以后,液相的流出使流动应力下降;液相被挤出到侧表面后,流动应力呈上升趋势.复合材料在半固态区间压缩时具有应变速率敏感性.     

考虑摩擦效应的工业纯钛TA2热压缩变形本构方程及热加工图

目的 研究工业纯钛TA2在变形温度为800～950℃、应变速率为0.001～1 s-1、压下量为50%条件下的热压缩变形行为,构建材料高温本构方程及热加工图。方法 利用Gleeble–3500热模拟试验机进行热压缩试验,对实测流变曲线进行摩擦修正,通过线性回归拟合等方法建立本构方程,基于动态材料模型构建工业纯钛TA2热加工图,确定材料最佳热变形区域。结果 工业纯钛TA2热变形激活能Q为473.491 kJ/mol,应力指数n为3.876 6;最佳热变形参数为变形温度850～950℃、应变速率0.02～0.35 s-1。结论 工业纯钛TA2摩擦修正后的流变应力值均低于实测值,流动应力随变形温度的升高和应变速率的减小而降低。所建立的Arrhenius本构模型可较为准确地描述工业纯钛高温流变行为。工业纯钛TA2在中高温中等应变速率条件下加工性能良好,该区域材料发生了动态再结晶组织转变。     

高体分SiCp /Al复合材料热变形行为及组织的研究

在应变速率为0.0005～0.01 s-1、变形温度为700～900 ℃条件下,对高体积分数SiC颗粒增强Al基复合材料进行了高温压缩实验,研究了复合材料高温压缩流变应力,观察了复合材料压缩后的组织形貌.结果表明:SiCp/Al复合材料在热压缩变形中发生了伪塑性变形,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而降低;通过线性回归分析计算了复合材料的应变指数n以及变形激活能Q,获得了材料高温条件下的流变应力本构方程;高温压缩后的复合材料,颗粒尺寸、圆整度及分布均匀性明显提高.     

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。     

Cu-Al2O3复合材料的高温塑性变形

用Gleeble-1500热模拟实验机研究了弥散强化型Cu-Al2O3复合材料的高温变形行为及其对材料组织结构及性能的影响。结果表明,由于Al2O3粒子对位错运动的阻碍作用,复合材料与纯Cu和Cu-A1合金相比具有更高的高温抗压强度;在复合材料的σ-ε曲线上,流变应力在一突降后稳定;稳定的Al2O3粒子可显著提高复合材料的再结晶温度,高温变形未发生明显的再结晶,动态回复是主要的软化机制;Cu-Al2O3复合材料的高温变形机制是位错滑移和晶界滑移相协调;高温变形对复合材料的显微组织和性能均有显著影响。     

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。     

基于Murty准则的SiCp/Al复合材料热加工图研究

采用热模拟压缩试验对15%(体积分数)SiCp/Al复合材料在温度为623~773K、应变速率为0.001~10s~(-1)的热变形行为进行了研究,基于Murty准则建立了该材料的热加工图,并在此基础上建立了SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图。结果表明,随变形温度升高,SiCp/Al复合材料中的强化机制逐渐减弱,软化机制逐渐增强。基于临界失稳应变图可以确定出适合SiCp/Al复合材料加工的两个区域,分别为变形温度700~773K、应变速率0.001~0.01s~(-1)和变形温度740~773K、应变速率0.02~0.14s~(-1)。     

SiC_p/8%TiB_2混杂增强铝基复合材料高温流变应力行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对SiC_p/8%TiB_2铝基复合材料在温度为350, 400, 450, 500℃,应变速率为0.001, 0.01, 0.1, 1 ~(s-1)条件下进行热压缩试验,探究其高温流变应力行为;建立SiC_p/8%TiB_2铝基复合材料应变速率和流动应力的本构方程,采用正弦双曲Arrhenius方程解释流动应力行为。建立基于动态材料模型(DMM)的热加工图来解释SiC_p/8%TiB_2铝基复合材料的热加工性,利用扫描电镜进行微观组织分析,以验证热加工图的可靠性。研究结果表明:SiC_p/8%TiB_2铝基复合材料的变形活化能为263.967kJ/mol,最佳变形温度为490～500℃,应变速率为0.001～0.030s~(-1),此时功率耗散系数达到峰值为23%。     

热挤压态Ni-Co-Cr基粉末高温合金热加工行为EI北大核心CSCD

利用Gleeble-3500D型热模拟实验机进行等温压缩实验,系统研究一种新型热挤压态Ni-Co-Cr基粉末高温合金在变形温度为1020~1110℃、应变速率为10-3~1 s-1条件下的热压缩变形行为,对获得的流变应力曲线进行摩擦修正,利用摩擦修正后的数据分别建立合金的热压缩本构关系方程和考虑应变补偿的流变应力模型;同时,构建热加工图,并结合显微组织分析,优化合金的热变形工艺参数。结果表明:合金在热压缩过程中发生了明显的动态再结晶现象,流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高而降低。利用所建立的考虑应变补偿的合金流变应力模型进行流变应力的预测,其预测值与实验摩擦修正值吻合良好。根据构建的热加工图并结合微观组织分析,提出了合金较合理的热加工参数:变形温度约为1076~1103℃、应变速率约为10-3~10-2.77 s-1。     

38MnVTi钢本构方程及加工图

通过热模拟压缩试验,研究了38MnVTi非调质钢热变形行为。试验的变形温度和应变速率为:950~1200℃,0.01~10s-1。分析了不同应变量(峰值应变,0.4,0.6)对应的应力值对建立本构方程的影响规律。建立了应变量为0.4和0.6时,基于动态材料模型的热加工图。结果表明,峰值应力建立的本构方程其预测精度比稳态应力建立的模型高。材料在温度范围为950~1000℃,应变速率范围为1~10s-1区域内变形会发生失稳。材料推荐的热加工最佳工艺条件为:温度1150~1200℃,应变速率0.1~1s-1。     

Cu-Cr-Zr-Y合金动态再结晶及微观组织演化

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,对Cu-0.4Cr-0.15Zr-0.04Y合金在应变速率为0.001~10s-1、变形温度为650~850℃、最大变形程度为50%条件下的流变应力行为进行了研究。分析了该合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并研究了在热压缩过程中组织的变化。结果表明,热模拟试验中,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而下降,随应变速率提高而增大。从应变速率、流变应力和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)和流变应力方程,变形温度对合金动态再结晶行为有强烈影响。