NiTi形状记忆合金热变形行为及加工图

目的应用Gleeble 3500热模拟试验机,研究Ni Ti形状记忆合金在变形温度650~1000℃、应变速率0.001~10 s~(–1)条件下的热变形行为,并基于动态材料模型构建合金的加工图。方法采用包含Arrhenius项的Z参数法建立该合金的本构关系数学模型,计算变形激活能,构建应变量为0.7和1.2时的加工图,并结合微观组织观察验证加工图预测结果的准确性。结果 Ni Ti合金热变形激活能Q为227.9 k J/mol。根据加工图可知,所研究Ni Ti合金的失稳变形工艺参数范围分别为:650~930℃,0.1~10 s~(–1)和930~1000℃,0.3~10 s~(–1),对应的失稳变形机制分别为局部流动和机械失稳;适宜的变形参数工艺范围为:750~800℃,0.01~0.03 s~(–1)和850~900℃,0.01~0.03 s~(–1),对应的变形机制为动态再结晶。结论研究结果可为Ni Ti合金成形工艺制度的制定和优化提供理论依据。     

基于响应面法的TC21钛合金热变形参数优化

在热模拟试验机上对TC21钛合金进行了等温恒应变速率压缩试验，利用获得的流动应力数据计算了不同变形条件下的lnZ、变形激活能Q和功率耗散效率η,建立了这些参数对变形温度、应变速率和应变的响应面模型。绘制出lnZ、Q和η对变形温度、应变速率和应变之间交互作用的响应曲面，分析了lnZ、Q和η随这些热变形参数之间交互作用的变化规律，通过追求最低的Q值和lnZ值以及最高的η值对热变形参数进行了多目标可视化优化。结果表明，lnZ和Q随应变速率的降低而减小，η随应变速率的降低而增大，三者均随变形温度的增加先增大后减小。所建立的响应面模型具有较高的精度，利用该模型优化的热变形参数范围为860～900℃、0.001～0.002 s^-1,最佳变形条件为877℃、0.001 s^-1,在该变形条件附近加工可获得球化分数较高、尺寸较小的等轴组织。     

Laves相NbCr2/Nb两相合金的应变补偿物理本构关系研究

Laves相NbCr2/Nb两相合金因其优良的高温力学性能而具有作为新型高温结构材料应用的潜力；流动应力本构关系反映了合金的热变形行为。本文基于Laves相NbCr2/Nb两相合金在1000-1200℃、0.001-0.1s-1条件下的等温恒应变速率压缩实验数据，首次探讨了该合金在考虑变形温度对合金杨氏模量和自扩散系数影响的应变补偿物理本构关系。结果表明，基于蠕变指数n=5的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.974和59.3%，说明该物理本构模型不适于表征该合金的流动应力行为；而基于蠕变指数n为变量的应变补偿物理本构关系的相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.984和10.6%，说明该物理本构模型能满意地表征该合金的流动应力行为，且其对流动应力的预测能力优于传统的Arrhenius本构模型。     

应变速率对TB15钛合金软化机制的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TB15钛合金在变形温度810～930℃、应变速率0.001～10 s-1范围进行等温热压缩实验，基于实验数据分析了不同应变速率下TB15钛合金的流动软化行为，并结合微观组织和变形激活能Q研究了应变速率对其软化机制的影响。结果表明：合金的流动软化程度在不同应变速率范围内的变化规律不同；微观组织和变形热效应是造成流动软化的主要原因，变形热效应在高应变速率(ε≥0.1 s-1)范围内的影响更为显著；通过微观组织分析可知，动态回复(DRV)在热变形过程中占主导地位，低应变速率(ε <0.1 s-1)下的主要软化机制为DRV和动态再结晶(DRX)，随着应变速率的升高，DRX程度降低，且应力集中作用加强，变形带在高应变速率下被激活，这在一定程度上有利于晶粒细化。低应变速率和高应变速率的变形激活能分别为213.8 kJ/mol和255.3 kJ/mol，低应变速率下的微观组织软化效应更加明显。     

不同应变速率下TA15钛合金β形变过程中动态再结晶行为

研究TA15钛合金在1050℃时,不同应变速率下变形过程中动态再结晶组织演变,讨论动态再结晶动力学、形核率和晶粒尺寸的演变规律。结果表明,随高低应变速率不同,存在两种类型的动态再结晶现象:连续动态再结晶和不连续动态再结晶。动力学分析应变速率为0.01,0.1,1s-1时,对应的动态再结晶稳态应变分别为1.26,1.57,2.93,说明增大应变速率则相应地提高稳态应变,在高应变速率条件下,往往难于达到稳态阶段。高应变速率下的形核率明显高于低应变速率下的形核率,且低应变速率下,较小幅度的增大应变速率就能使晶粒尺寸较大幅度下降;而在较高应变速率下,晶粒尺寸变化随应变速率改变较小。采用高应变速率及大应变下发生的连续动态再结晶可实现组织明显细化。     

Zr-4合金热变形行为及物理本构模型

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对Zr-4合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,对其热变形行为进行分析,综合考虑变形温度对Young’s模量和自扩散系数的影响,建立了Zr-4合金基于应变耦合的物理本构模型。研究结果表明:合金的峰值应力对变形温度和应变速率敏感,峰值应力会随应变速率的增加或变形温度的降低而增大;基于应变耦合构建的物理本构模型能够较好地预测合金在热变形过程中的流变应力,其相关系数R为0.986,预测值偏差在10%以内的数据点占93.2%,平均相对误差为6.3%。