复合析出强化超高强度钢20Co14Ni12Cr2MoAl的动态再结晶行为

通过Gleeble-3800热力模拟试验机采用高温轴向压缩试验,在温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下,对一种碳化物和金属间化合物复合析出硬化超高强度20Co14Ni12Cr2Mo Al钢的高温变形及动态再结晶行为进行了研究。结果表明,试验钢流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;随着变形速率的提高,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1050℃,才能发生完全动态再结晶;完全动态再结晶晶粒的平均尺寸随着Zener-Hollomon参数的增加而减小,试验钢完全动态再结晶晶粒尺寸与Z参数之间的关系模型为:D_(DRX)=2.644×10~4·Z~(-0.119),并建立了该钢的动态再结晶状态图;试验钢的热变形激活能Q值为449.20 k J/mol。     

Ni63W30Co5TiAl合金高温塑性变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在1000～1250℃温度范围,以0. 01～10 s~(-1)应变速率对Ni63W30Co5TiAl合金进行轴向热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线,并对Ni63W30Co5TiAl合金不同变形条件下的变形组织进行了系统观察与分析。结果表明,Ni63W30Co5TiAl合金流变曲线表现为典型的动态再结晶软化类型,流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而逐渐增加;在1150～1200℃温度范围,Ni63W30Co5TiAl合金可获得细小均匀的等轴完全动态再结晶晶粒组织,而当变形温度高于1200℃时,合金的完全动态再结晶晶粒发生长大;另外,计算得到Ni63W30Co5TiAl合金的热变形激活能Q为398. 9403 kJ·mol~(-1),临界应变ε_c和稳态应变ε_s与ln Z近似呈线性增长关系。基于双曲正弦函数模型建立了Ni63W30Co5TiAl合金的峰值应力热变形本构方程。     

新型无磁合金高温变形行为与组织演变研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为1050～1200℃,应变速率为0. 1～10 s-1,变形量为20%、40%和60%的条件下,对00Cr40Ni55Al3Ti无磁合金进行热压缩变形实验,研究了变形量、应变速率和变形温度等变形工艺参数对00Cr40Ni55Al3Ti无磁合金组织演变及流变应力的影响规律,建立了00Cr40Ni55Al3Ti无磁合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:00Cr40Ni55Al3Ti无磁合金的临界变形量为10. 8%,变形量大于此临界值时,合金中的奥氏体发生动态再结晶和球状α-Cr相形核长大;应变速率为0. 1 s~(-1)时,合金发生不连续动态再结晶,应变速率为5 s-1时,晶界处球状α-Cr相形核长大引起变形不协调,在峰值应力后出现软化波动现象;合金变形量为60%时的热变形激活能为397. 077 k J·mol~(-1)。根据热加工图确定适宜的热加工区域为:变形温度为1080～1100℃、应变速率为0. 1～0. 35 s~(-1)和变形温度为1120～1190℃、应变速率为4. 5～10 s~(-1),合金在该区域进行锻造可获得质量良好的锻件。     

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。     

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s~(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。     

高Nb-TiAl合金高温塑性变形行为及微观组织演化

对Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B(原子分数,%)合金进行热压缩实验,采用基于动态材料模型建立的加工图研究了在变形温度为950—1300℃,应变速率为0.001—10 s~(-1)条件下的热变形行为.结果表明:在热压缩过程中,高Nb-TiAl合金在不同变形温度和应变速率下表现出不同的流变行为.该合金在温度为950—1200℃,应变速率为1 10 s~(-1)和温度为1250—1300℃,应变速率为10 s~(-1)两个区域内易产生流变失稳现象.在温度为950 1100℃,应变速率为0.1—0.001 s~(-1)的区域和温度为1250—1300℃,应变速率为0.001—1s~(-1)的区域内合金发生了动态再结晶.在动态再结晶区域内功率耗散效率在40%—55%之间,热变形后组织细小均匀.该合金的功率耗散效率的峰值区为1150—1200℃,应变速率为0.001 s~(-1),峰值效率为64%,在此区间内合金发生超塑性变形.     

25Cr3Mo3NiNbZr热变形行为研究

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对25Cr3Mo3NiNbZr进行热压缩试验,研究其在温度800～1250℃和应变速率为0. 01 s~(-1)～20 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。根据材料动态模型,计算并分析了合金的热加工图,利用热加工图确定了热变形的流变失稳区,合金在热加工温度为1050～1150℃,应变速率为0. 01 s~(-1)时可加工性最优。     

均匀化处理的6063铝合金的热压缩变形行为及组织演变

为了考察6063铝合金在较高应变速率下的变形行为,采用Gleeble-3500热模拟试验机对合金在变形温度390~510℃和应变速率1~20 s~(-1)进行热压缩试验。结果表明:流动应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。在应变速率为1~10 s~(-1)时,流动应力随着应变增加逐渐进入稳态流动阶段;在应变速率为20 s~(-1)时,流动应力达到峰值后随应变量增加而下降。通过热加工图获得适宜的热变形工艺参数为:变形温度460~490℃,应变速率2~6.3 s~(-1)。合金在失稳区发生局部流动和剪切变形,在安全加工区域组织更均匀。随着温度升高和应变速率下降,位错密度减小,合金发生动态再结晶。     

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)。     

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。     

Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢的热变形本构特性

利用热/力模拟试验机对Crl5Mn9Cu2NilN奥氏体不锈钢进行热压缩试验,在变形温度为950℃～1200℃,应变速率为0.01s-1～2.5s-1,得到其流变应力变变曲线.以经典的双曲正弦形式的模型为基础,采用线性同归分析方法建立了这种钢的热变形本构方程,其中热变形激活能为488.16kJ/mol.与Ni-Cr奥氏体不锈钢相比,由于这种钢具有较高Mn含量,热变形激活能相埘较高.通过压缩试样热变形后的显微组织观察发现,这种钢在温度为1000℃变形时,冉结晶开始发生,1100℃以上时,可获得完全再结晶组织.     

Fe-14Co-10Ni合金的高温塑性变形及热加工图

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为850～1150℃,应变速率为0.1～10s~(-1)的条件下,对具有高强韧性的Fe-14Co-10Ni基合金(16CoNi)在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.试验结果表明,16CoNi合金的具有较高的动态再结晶温度,完全动态再结晶晶粒的平均尺寸随着Zener-Hollomon参数的增加而减小,并得到了动态再结晶晶粒尺寸与Z参数之间的定量关系.基于动态材料模型建立了16CoNi合金的热加工图(Processing Maps),当以0.1s~(-1)的应变速率,在1050℃变形时,合金的能量消耗效率达到最大值34%.     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

7150铝合金高温热压缩变形流变应力行为

在Gleeble-1500热模拟机上对7150铝合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300~450 ℃和应变速率为0.01～10 s~(-1) 条件下的流变应力行为.结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述合金的热流变行为,其变形激活能为226.698 8 kJ/mol;随着温度的升高和应变速率的降低,合金中拉长的晶粒发生粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒在晶界交叉处出现并且晶粒数量逐渐增加;合金热压缩变形的主要软化机制由动态回复逐步转变为动态再结晶.     

TA11钛合金高温变形微观组织演变分析

采用Gleeble-3500热模拟实验机对TA11(Ti-8Al-1Mo-1V)钛合金进行变形温度为880～1010℃、应变速率为0.01～50s-1、变形程度为30%和50%的压缩变形实验,研究其在高温变形条件下的动态再结晶行为。基于定向金相测量,通过回归分析建立了TA11钛合金高温变形时初生α相平均晶粒尺寸、动态再结晶体积分数以及动态再结晶晶粒尺寸模型,模型的计算值与实验值的平均误差小于12%,能较好地描述材料在热加工过程中发生动态再结晶的动力学规律。     

中碳V-N微合金钢热变形行为

用Gleeble-1500热模拟试验机对中碳V-N微合金钢在不同变形温度(900~1050℃)及不同变形速率(0.005~30 s-1)的奥氏体区热变形行为进行研究。通过建立真应力-真应变曲线、动态再结晶图、功率耗散效率因子(η)图和应变速率敏感因子(m)图综合分析其热变形行为。结果表明,试验钢在1050℃、1 s-1变形条件下发生了动态再结晶,其真应力-真应变曲线、动态再结晶图、m图等方法得出的结果相互吻合。其中η图与m图差异很小,但由于应变速率敏感因子具有合理的物理意义,因此建议利用m图分析材料的热变形行为和选取最佳热变形工艺参数。     

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。     

时效态Mg-Gd-Y-Zr镁合金压缩性能和组织演变

采用Gleeble-3500热模拟机对时效态Mg-10Gd-3Y-0.5zr (GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)稀土镁合金在变形温度为25～350℃、应变速率为0.01 s~(-1)、最大变形程度为1的条件下进行压缩模拟试验,利用金相显微镜和扫描电镜观察组织变化.结果表明:GW103和GW123合金的室温抗压强度分别为419MPa和460MPa;150-200℃时GW123合金的抗压强度大干GW103合金;当温度高于250℃时,两种合金的抗压强度相近.分析表明250℃以下压缩时,孪生变形是影响压缩力学性能的主要因素;300～350℃压缩时,晶界和变形带处发生动态再结晶是影响压缩力学性能的主要因素.     

片状组织TA15钛合金动态球化行为

利用热模拟试验机对片状TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变速率为10-3～1 s-1、真应变为0.22～0.92、变形温度为900 ℃和950 ℃时片状组织的动态球化行为.结果表明,真应变对动态球化有较大影响,真应变从0.22增加到0.92时,α相的球化率最大增幅为40%;900 ℃和950 ℃变形时α相的球化率差别不大;当应变速率为10-3～10-1 s-1时,降低应变速率能够显著提高片状α相的球化率,但当应变速率大于10-1 s-1后,球化率随应变速率的变化并不明显.TA15钛合金的真应力-真应变曲线均呈"应变软化"型,这种软化行为主要是由片状α相的动态球化和弯折引起的.     

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。