车身用22MnB5超高强热成形钢的热变形行为及热加工图

为确定22MnB5硼钢的热成形工艺，采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热模拟拉伸实验，变形温度为773～1 223 K,应变速率为0.01～10 s^-1。结果表明：22MnB5硼钢具有较强的正应变速率敏感性，其峰值应力随变形温度的升高而减小；除773 K/0.01 s^-1外，硼钢的流变应力随应变的增大逐渐增大，当达到峰值后趋于稳定；采用Arrhenius双曲正弦函数模型建立了硼钢的力学本构方程，确定了峰值应力下的热变形激活能Q为26.54～53.77 kJ/mol,其值随应变速率的增加先增大后减小，随变形温度的升高先减小后增大；基于动态材料模型构建了峰值应力下的硼钢热加工图，其热成形显微组织与变形温度和应变速率密切相关。基于此，确定了硼钢的热加工工艺：成形温度988～1 058 K、应变速率0.01～0.1 s^-1;成形温度1 143～1 223 K、应变速率0.01～0.02 s^-1。     

奥氏体铁镍基耐蚀合金热变形行为及加工图分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了UNS N08028(028)合金在温度950～1 200℃和应变速率0.001～10 s^-1条件下的热变形行为。分析了合金的流变应力曲线、变形激活能及变形机制，明确了加工图能耗峰值与动态再结晶(DRX)晶粒尺寸、体积分数、σ析出相等微观组织演化规律，确定了合金最优加工路径。结果表明，028合金加工图存在五个能耗峰值区与DRX形核和生长过程密切相关：高应变速率区域的能耗峰值与DRX形核有关；低温低应变速率区域能耗峰值与DRX形核和生长有关；高温低应变速率区域的能耗峰值与DRX生长相关。温度低于1 000℃时，σ析出相对DRX形核产生影响，低应变速率(<0.01 s^-1),粗大σ相促进DRX形核，形成典型“链状结构”,出现能耗峰值。高应变速率(>0.1 s^-1),细小σ析出相抑制DRX形核，导致局部应力集中，材料发生失稳。最后，利用加工图分析确定了028合金最优加工路径：开始于1 150～1 200℃,1～10 s^-1,结束于1 100～1 1...     

Ti2AlNb合金应变速率敏感指数和应变硬化指数与变形参数和晶粒尺寸关系研究

以Ti₂AlNb合金板材为研究对象，基于变形温度为1 273～1 423 K、应变速率为0.001～10 s^-1范围内的等温恒应变速率热压缩实验，深入分析了变形参数和微观组织对应变速率敏感指数m和应变硬化指数n的影响。结果表明：Ti₂AlNb合金的流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小；Ti₂AlNb合金等温压缩过程中的峰值m为0.61，出现在1 323 K/0.001 s^-1；当变形温度为1 273～1 323 K时，m随应变速率的增大而减小，当变形温度为1 373～1 423 K时，m随应变速率的增大而增大；当应变速率为0.001 s^-1时，n随应变的增大呈现先减小后增大的趋势，而当应变速率为0.01～10 s^-1时，n却呈现先增大后减小的变化趋势；Ti₂AlNb合金应变硬化指数n值和应变速率敏感指数m值均随着晶粒尺寸的增大而减小；Ti₂AlNb合金板材较优的加工区间为1 273...     

新型铝奥氏体耐热合金的高温塑性变形行为和热力工性能

新型含铝奥氏体耐热合金(AFA)进行压缩热模拟试验,使用OM和EBSD等手段研究了这种合金在950~1150℃和0.01~5 s^-1条件下的微观组织演变、建立了基于动态材料模型热加工图、分析了变形参数对合金加工性能的影响并按照不同区域组织变形的特征构建了合金的热变形机理图。结果表明：新型AFA合金的高温流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响。在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.18~10 s^-1条件下,这种合金易发生流变失稳。在变形温度为1050~1120℃、应变速率0.01~0.1 s^-1和变形温度1120~1150℃、应变速率10^-0.5~10^-1.5 s^-1这两个区间,这种合金发生完全动态再结晶行为且其再结晶晶粒均匀细小,功率耗散因子η达到峰值45%。新型AFA合金的热加工艺,应该优先选择再结晶区域。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明：流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R²=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为：变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s^-1。     

新型奥氏体耐热钢CHDG-A的动态再结晶行为及其动力学模型

进行新型奥氏体耐热钢(CHDG-A)的热压缩实验,研究了在900~1100℃、应变速率为0.01-10 s^-1条件下这种钢的热变形特征。结果表明:随着变形温度的提高或应变速率的降低这种钢的流变应力显著降低。基于Arrhenius模型构建了这种材料的本构方程,得到CHDG-A热变形激活能Q为515.618 kJ/mol。微观组织分析结果表明,动态再结晶(DRX)是该材料在实验热变形条件下最主要的软化方式,DRX形核主要通过晶界弓出,变形温度的升高和应变速率降低均有利于再结晶形核。基于真应力-应变曲线求得动态再结晶用Z参数表示的峰值和临界值(σ_p、ε_p、σ_c和ε_c),并确定了ε_c/ε_p,σ_c/σ_p的比值分别为0.52和0.98。同时,还基于Avrami方程建立了CHDG-A的DRX动力学模型。     

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。     

7B04包铝复合板热变形行为及其对组织演变的影响

利用热模拟实验研究7B04包铝复合板在变形温度为380~450℃和应变速率为0.1~30 s^-1的热压缩性能,结果表明:随着真应变的增加,热加工图失稳区逐渐向高应变速率区域扩展。最适宜的热加工区域为:温度380~410℃,应变速率5~30 s^-1。采用EBSD技术对变形后的组织进行表征,结果表明:随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶晶粒趋向于晶界平直化及晶界取向差逐渐增加的方向演变。包铝层在变形过程中主要发生连续动态再结晶,而7B04基体中同时存在不连续动态再结晶、连续动态再结晶(含几何动态再结晶)。材料最佳的热变形温度为410℃和应变速率10 s^-1,此时7B04基体和包铝层的晶粒尺寸均保持在较小的范围内。     

TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学

使用圆柱形TB6钛合金试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行热模拟压缩实验(变形温度为825~1100℃,应变速率为0.001~1 s^-1)。对采集的流变数据进行加工硬化率处理,确定动态再结晶体积分数,研究了TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学。结果表明,流变应力随着变形温度的降低或应变速率的提高而增大,流变曲线呈现出动态再结晶类型的特征。随着应变速率的降低和变形温度的提高,动态再结晶的体积分数和晶粒尺寸增大。在变形温度高于950℃、应变速率低于0.001 s^-1条件下,动态再结晶的晶粒严重粗化。动态再结晶动力学曲线经历缓慢增加—快速增加—缓慢增加三个阶段,呈现出典型的“S”型特征。确定了动态再结晶的体积分数达到50%时的应变,建立了TB6钛合金的动态再结晶动力学模型。     

18.5%Cr高Mn型节镍双相不锈钢大变形热压缩的组织和再结晶行为

使用热模拟试验机在1123~1423 K/0.01~10 s^-1变形条件下对18.5%对Cr高Mn节镍型双相不锈钢进行了变形量为70%的大变形热压缩,研究其在热变形过程中两相的亚结构特征和软化机理。结果表明,在0.01~0.1 s^-1/1123~1223 K范围的热压缩软化以铁素体相的再结晶为主,而在0.1 s^-1/1323~1423 K和10 s^-1/1223 K范围的热压缩软化以奥氏体相的再结晶为主。在变形温度为1223 K、应变速率由0.01 s^-1增大到10 s^-1的条件下铁素体相内的位错缠结向胞状结构演化并出现位错线,奥氏体相内的亚结构则转变为细小的再结晶晶粒。应变速率为0.1 s^-1、变形温度由1123 K提高到1323 K时铁素体相内的位错增加,变形晶粒向胞状组织演化而奥氏体相内的位错减少,由回复组织转变为再结晶组织。根据热变形方程计算出表观应力指数n=7.13,热变形激活能Q=514.29 kJ/mol,并建立了Z参数关系本构方程。根据加工硬化率得到再结晶临界条件,并确定了Z参数与再结晶临界条件的关系。对热加工图的分析结果表明,随着变形量的增大失稳区逐渐减小,最佳加工区域为1348~1423 K/1~10 s^-1,功率耗散系数大于0.4。     

Mg-9Li-3Al-2.5Sr合金的热变形行为

使用Gleeble-1500D型热模拟试验机,对挤压态Mg-9Li-3A1-2.5Sr合金进行热力模拟实验(变形温度为200-350℃,应变速率为0.001-1 s^-1),分析了材料的流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立了该合金热变形过程中的本构方程,计算了该合金的热加工图,并结合显微组织观察对加工图进行了分析.结果表明:材料的流变应力随着应变速率的增加而增加,随着温度的升高而下降;用双曲正弦函数关系式能很好地描述材料在热变形过程中的稳态流变应力;对热加工图的分析结果表明,在实验参数范围内材料的最佳理论热加工区为260-300℃和0.01-1 s^-1.材料的超塑性加工区为340-350℃和0.003-0.01 s^-1。     

新型超高强Al-Zn-Mg-Cu合金热压缩变形行为及微观组织特征

利用Gleeble-1500热模拟试验机对新型超高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度370～460℃、应变速率0.001～10s^-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明:流变应力在变形初期随着应变的增加迅速增大,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态,流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的升高而下降;流变应力可以采用双曲正弦形式的关系来描述,通过线性拟合计算出该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。随着变形温度升高和应变速率降低,原始晶粒变形程度显著增加,再结晶分数明显上升。     

低碳Q690qENH高强桥梁钢的动态再结晶行为

对低碳Q690qENH高强桥梁钢进行压缩实验,研究了动态再结晶行为。结果表明,在低碳Q690qENH高强桥梁钢的轧制热变形过程中,其软化以动态回复为主,只在0.1 s^-1和0.2 s^-1低应变速率下才发生明显的动态再结晶.通过计算将应力因子α修正为0.0099 MPa^-1,得到了实验钢的动态再结晶激活能,建立了动态再结晶动力学模型。采用P-M-K法确定了εc/εp约为0.72,且峰值应变与Z/A满足幂函数关系,建立了动态再结晶临界应变模型,其计算值与热变形中的显微组织演变规律一致。研究了温度对动态再结晶过程中界面迁移速率的影响规律。     

20CrMnTi钢热压缩实验研究

使用Gleeble-1500D热模拟试验机对20CrMnTi钢进行等温压缩实验,选择应变速率为0.01、0.1、1和5 s-1,变形温度为900℃、950℃、1 000℃、1 050℃和1 100℃;通过金相观察,分析了变形参数对流变应力的影响;采用Arrhenius型模型建立流变应力本构方程。结果表明,20CrMnTi钢动态再结晶的显微组织受变形条件影响显著;流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率的提高而增大;用Arrhenius型方程描述20CrMnTi钢热变形行为时,其变形激活能Q为327.874 9 k J/mol。     

应变速率对7065铝合金等温压缩软化机制的影响

采用等温压缩实验并结合电子背散射衍射手段,研究了应变速率对7065铝合金热变形行为的影响规律。结果表明,随着应变速率由0.001 s^-1增加到30 s^-1,合金的动态再结晶面积分数先显著减少,在1 s^-1时达到较低水平,而后变化幅度小于10%,当应变速率大于1 s^-1时,合金的亚结构面积分数显著增加。低应变速率阶段(0.001～1 s^-1)的软化机制为动态再结晶(DRX)机制和动态回复(DRV)机制,而高应变速率阶段(1～30 s^-1)的软化机制为DRV机制。随着应变速率的增加,等温压缩变形后合金的形变储能逐渐增加。     

基于动态再结晶37CrS4特种钢的流变应力预测模型

使用Gleeble-1500D热模拟实验机对37CrS4特种钢进行单道次热压缩实验,研究了37CrS4钢在950~1100℃和0.01 s^-1~10 s^-1条件下的热压缩流变应力行为。结果表明：这种钢的真应力应变曲线出现了明显的高温塑性变形动态再结晶行为;热变形后的微观组织为典型的板条状马氏体,发生动态再结晶行为的临界应变值与峰值应变比值为0.77162,拟合相关性R²=0.9576;其软化机制为动态回复与动态再结晶的共同作用。引入Zener-Hollomon参数(Z参数)建立再结晶动力学模型,得到了37CrS4特种钢基于动态回复、动态再结晶的分段式流变应力本构模型。本构模型的平均相关性R²=0.9756,分段式本构模型的预测应力与实验应力具有较高的一致性,能较为准确的预测37CrS4高温塑性变形时流变应力的变化。     

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.     

SA508Gr.4N钢热变形过程微观组织演变及流变应力模型

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究Ni-Cr-Mo系低合金SA508Gr.4N钢在变形温度为850~1200℃,应变速率为0.001~1 s^-1,真应变为0.9条件下的等温热变形行为,建立包含动态回复和动态再结晶的基于物象的流变应力模型与动态再结晶晶粒尺寸模型,并提出避免粗大晶粒组织遗传性的适宜锻造工艺。结果表明:随着变形温度的升高,应变速率的降低,动态再结晶体积分数和晶粒尺寸逐渐增加;SA508Gr.4N钢的真应力-真应变曲线具有明显的不连续动态再结晶现象;通过实验值和模型预测值对比可得流变应力模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.998和4.76%,动态再结晶晶粒尺寸模型的相关系数(R)及平均相对误差(MRE)分别为0.991和8.69%,两个模型均具有较高的准确性。     

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图

在变形温度为750～1000℃、应变速率为0.01～10 s^-1条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明：合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900～1000℃、应变速率0.04～0.16 s^-1,在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。     

9Mn27Al10Ni3Si低密度钢的高温压缩变形行为及其机制

使用Gleeble热模拟试验机、XRD、OM、SEM和TEM等手段研究了9Mn27Al10Ni3Si低密度钢在850~1050℃和0.01~5 s^-1条件下的热压缩变形特征及其机制。结果表明,对这种钢在850~950℃进行低应变速率(0.01~1 s^-1)热压缩时,κ-碳化物的析出和粗化以及在热压缩过程中摩擦系数的增大使其应变达到临界值后流变应力明显增大;随着应变速率的提高,实验钢的孪生显著增强,显著加快了奥氏体的动态再结晶过程,使其在高应变速率热压缩时动态再结晶的程度比低应变速率压缩时更为显著。再结晶的软化作用,使上述流变应力异常增大的现象逐渐减弱甚至消失。