铸态阻燃钛合金的热加工图与变形机制研究

在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900~1200 ℃,应变速率范围为10-3~1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释。基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制：温度900~1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率（大致在0.01~1 s-1之间）区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶     

Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为

在Gleeble 1500D热模拟仪上进行热压缩实验,研究Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金高温变形行为,变形温度为300~500℃,变形速率为0.001~10 s-1,变形后总应变量为0.7。变形温度高于400℃时,真应力-真应变曲线呈现稳态流变,在其他温度下变形真应力-真应变曲线表现为加工硬化。根据动态材料模型建立合金的加工图,在400~500℃和0.001~0.1 s-1变形时加工图上出现一个发生动态回复的峰区,相应的变形激活能为176 kJ/mol,大于纯铝的自扩散激活能,表明合金在该区域变形的机制是位错的交滑移。变形失稳区的组织特征是局部变形。     

028合金热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟压缩试验机对028合金进行恒温热压缩实验,变形温度为1120~1220℃,应变速率为0.1~10 s-1,研究了028合金的热变形行为及加工图,得到了028合金最佳的热挤压工艺。结果表明,建立的本构方程能较好的预测028合金在热变形中的峰值应力;028合金在热加工过程中发生动态再结晶,随变形温度升高,动态再结晶百分数和晶粒尺寸逐渐增加,动态再结晶晶粒尺寸随应变速率增加而减小,加工图中存在两个安全区、一个失稳区和一个危险区,028合金的最佳热挤压温度为1200℃,应变速率为1 s-1。     

GH4199合金的热变形行为与微观组织演变

在变形温度为1050～1180℃、应变速率为0.1～10s-1、最大真应变为0.7的条件下,采用Gleeble-3500热模拟试验机研究GH4199合金的热压缩变形行为,得到该合金的热变形激活能及热变形方程式,建立合金的热加工图,并通过组织观察对其热加工图进行解释。结果表明:在实验条件下,GH4199合金均表现出动态再结晶特征;变形温度和应变速率对合金流变应力及相应峰值应变大小的影响显著,流变应力及峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而增大;在真应变为0.1～0.7时合金的热加工图相似,随着变形温度的升高及应变速率的降低,能量消耗效率逐渐升高;在应变速率为0.01s-1时,能量消耗效率达到峰值,约为41%。     

挤压态喷射沉积7075Al/SiC颗粒增强复合材料热压缩流变应力行为及加工图（英文）

在Gleeble-1500热模拟机上对挤压态喷射沉积7075Al/15%Si C颗粒增强复合材料进行热压缩试验,变形温度为300~450°C,应变速率为0.001~1 s-1。结果表明:复合材料的真应力-真应变曲线几乎呈现快速流动软化特征,没有明显的加工硬化;其应力值随着变形温度的增加和应变速率的减小而减小,且当变形温度在400°C以下时,其应力水平较喷射沉积态基体7075Al合金的高,但在450°C时,其应力水平比基体合金的低。当变形温度在450°C和应变速率为0.001~0.1 s-1时,其应变速率敏感系数达0.72,呈现超塑性变形特征。加工图以及金相显微组织观察表明:该复合材料最合适的热加工参数为变形温度430~450°C,应变速率0.001~0.05 s-1。     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.     

Cu-0.8Cr-0.3Zr合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,研究了Cu-0.8Cr-0.3Zr合金在变形温度为650~950℃、应变速率为0.001~10 s-1、总压缩应变量60%条件下的流变行为,对热变形过程中的组织演变和动态再结晶机制进行了分析,同时分析了该合金的热加工图。结果表明,变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,且对应的峰值应力也越小。利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。绘制了Cu-Cr-Zr合金的热加工图,确定了其热加工时的安全区与失稳区,得出了该合金在实验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数:温度范围为850~900℃,应变速率范围为0.1~1 s-1。     

稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金热压缩变形性能的影响

研究了质量分数为1%稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金在变形温度为523~723 K、应变速率为0.001~1 s-1范围内的热压缩变形性能的影响。基于动态材料模型建立的加工图,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等设备,结合流变特征、微观组织结构演变,分析了Y添加对合金热变形机制及工艺参数的影响。结果表明,流变应力受变形条件影响较大,随变形温度的降低或应变速率的升高而增大;Y掺杂对流变曲线变化趋势影响较小,而对应力水平影响较大,各变形条件下均有不同程度提高,最大增幅约40%。另外,Y添加扩大了功率耗散区域,功率峰值约增大22%并转移至673~723 K、0.1~1 s-1附近,失稳缩至523~723 K、0.001~0.01 s-1的马鞍形区域,加工图给出的最优加工参数由高温低应变速率转移至523~723 K、0.1~1 s-1附近。     

Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的高温塑性变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验，探究了Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金在应变速率为0.1～10 s^-1、变形温度为1173～1323 K及最大变形量为60%条件下的高温塑性变形行为。探究了工艺参数对真应力-真应变曲线的影响，采用Arrhenuis模型构建了耦合应变的本构方程，基于动态材料模型及Babu流变失稳准则构建了热加工图。结果表明，Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金的流动应力随应变速率的减小及变形温度的增加呈下降并趋于平稳的趋势，且温度敏感性在低温区比高温区强。真应力-真应变曲线在变形温度1173～1273 K下的α+β相区呈现出动态再结晶特征，在变形温度为1323 K的β相区呈现出动态回复特征。建立的耦合应变的Arrhenuis本构方程具有较高的预测精度。利用Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si合金热加工图，确定了该合金最优塑性变形工艺参数为变形温度为1230～1323 K和应变速率为0.1～0.816 s^-1。     

70Cr3Mo钢热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机研究了70Cr3Mo钢在不同变形条件下的高温压缩热变形行为,变形温度850~1150℃,应变速率0.01~10 s-1。依据实验数据,分析了应力、应变间的关系,建立了流变应力本构方程和加工图。由应力、应变曲线可以得出:变形温度一定时,应力峰值随着应变速率的增加而增加;应变速率一定时,应力峰值随变形温度的增加而降低。计算分析了真应变为0.5的加工图,结果表明,70Cr3Mo钢在热压缩过程中存在两个失稳区:(1)变形温度为850~940℃、应变速率为0.01~1.6 s-1;(2)变形温度为975~1150℃、应变速率为1~10 s-1。并获得了最佳的工艺参数:变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.01~0.36 s-1。     

ZK60及ZK60 (0.9Y)镁合金高温变形行为的热模拟研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩试验,研究ZK60和ZK60(0.9Y)镁合金在变形温度为473～723K、应变速率为0.001～1s-1范围内的变形行为,计算了应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建了合金高温塑性变形的本构关系。结果表明:在试验变形条件范围内,合金的真应力-真应变曲线为动态再结晶型;在573～723K范围内,应力指数随着变形温度的升高而增加,变形激活能随着变形温度和应变速率的改变而变化。对比ZK60合金,ZK60(0.9Y)合金的变形激活能降低了30%,且材料常数n和A值均降低。     

Processing map for hot working of as extruded AZ31B magnesium alloy

The deformation behavior of AZ31B magnesium alloy as extruded under hot compression conditions was characterized in the temperature range of 200 - 400 ℃ and strain rate range of 0. 001 - 1 s^-1. The processing maps were obtained at different strains. The results show that the map exhibits flow instabilities as two domains. The domain at beyond 300 ℃ and strain rate of 1 s^-1 appears with a peak efficiency of power dissipation about 56% occurring. This domain is expected to happen in a hot process, such as hot rolling, hot extrusion and hot forging. There is high efficiency of power dissipation at temperature beyond 350 ℃ and strain rate 0. 001 s^-1. Such domains suggest the occurrence of superplastic deformation.     

新型镍基粉末高温合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机对新型镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ进行了单向热压缩变形试验,研究了其在变形温度为950～1150℃,应变速率为0.0003～1s-1条件下的热变形行为,建立和对比了不同应变量下的应变速率敏感因子m图和功率耗散效率因子η图,并对热加工图进行了组织验证。结果表明:合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低;不同应变量下的η图与m图相似,随着应变量的增大,峰区的η与m值逐渐升高;当真应变为0.5时,在变形温度为1050℃,应变速率为0.0003s-1条件下,η与m达到峰值,分别为40%和25%,合金发生了动态再结晶,晶粒细化且无内裂纹。该结果为FGH98Ⅰ合金实际热加工工艺的优化提供了理论依据。     

Hot Deformation Behaviors in Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) Composites

Thermal compression testing was investigated using the Gleeble 3800 thermal simulator,and thermal deformation behavior of particle-reinforced titanium matrix composites (TMCs) was studied under deformation temperatures of 750-900 ℃,strain rates of 0.001-1 s-1,and experimental deformation of 60％.According to obtained flow stress curves,the hot deformation characteristics were analyzed.Based on the Arrhenius hyperbolic sinusoidal model,the constitutive equation at high tempera-ture was established.Based on the theory of dynamic material models,a hot processing map of TMCs at high temperature was established,and the peak region of power dissipation rate and the instability region in the hot processing map were both determined.At the same time,the corresponding microstructures in the peak power dissipation rate and rheological instability regions were observed.The results showed that flow stress decreased with increasing deformation temperature and increased with increasing strain rate.The thermal deformation activation energy of titanium matrix composites was 301.8 kJ/mol.The Ti-6Al-4V/(TiB + TiC) composites possessed only one instability zone under high-temperature compression at a strain of 0.5,with corresponding temperatures at 750-840 ℃ and strain rates at 0.1-1 s-1.The optimal thermal deformation parameters included corresponding temperatures of 830-880 ℃ and strain rates of 0.001-0.05 s-1.The microstructures corresponding to optimal hot working parameters in processing maps were more homogeneous than the microstructures in the instability zone,including the distribution uniformity of reinforcement and the degree of dynamic recrystallization,and no instability phenomena including abnormal grain growth,microcracks or intensive fracture of reinforcements were found,indicating that the hot processing map had a positive guiding effect on the option of desirable material thermal-working parameters.     

锌合金高温变形行为及加工图

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究Zn-8Cu-0.3Ti锌合金的高温流变行为,获得锌合金在变形温度为230～380℃、应变速率为0.01～10 s-1和变形程度为50%条件下的真应力—应变曲线,根据动态材料模型(DMM)建立锌合金的热加工图。结果表明:Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在实验条件下具有正的应变速率敏感性,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减小,该合金的流变应力行为可用Arrhenius方程来描述。在本研究条件下,Zn-8Cu-0.3Ti锌合金在热变形时存在一个失稳区,即应变速率0.2 s-1以上的区域;在应变速率小于0.001 s-1和340～370℃温度范围内,最大功率耗散系数为0.53,该安全区域内合金的变形机制为动态再结晶。     

Processing Maps for Controlling Microstructure of an Aircraft 2E12 Aluminum Alloy

采用能量消耗加工图研究 2E12 铝合金热压缩过程中的变形行为及其微观组织演变,且建立能量消耗效率与微观组织演变的关系。压缩变形温度范围为 250～500 °C,应变速率范围为 0.01～10 s-1,总真应变量为 0.5。结果表明,加工图中存在 2 个动态回复区域:(1) 325～400 °C,0.01～0.03 s-1,(2) 350～450 °C,1.78～10 s-1。当温度高于 450 °C时,2E12 合金发生部分动态再结晶现象,且动态再结晶体积分数随变形温度的升高而增大,但是当温度为 500 °C,应变速率为 1～10 s-1时,2E12 合金发生了第二相粒子回溶和沿晶开裂的现象。     

Processing map for hot working of SiC_p/7075 Al composites

The hot deformation behaviour of 7075 aluminium alloy reinforced with 10%of SiC particles was studied by employing both"processing maps"and microstructural observations.The composite was characterized by employing optical microscope to evaluate the microstructural transformations and instability phenomena.The material investigated was deformed by compression in the temperature and strain rate ranges of 300-500℃and 0.001-1.0 s-1,respectively.The deformation efficiency was calculated by strain rate sensitivity(m)values obtained by hot compression tests.The power dissipation efficiency and instability parameters were evaluated and processing maps were constructed for strain of 0.5.The optimum domains and instability zone were obtained for the composites.The optimum processing conditions are obtained in the strain rate range of 0.1-0.9 s-1and temperature range of 390-440 ℃with the efficiency of 30%.     

AZ80合金高温变形行为及加工图

为实现AZ80合金塑性成形的数值模拟和制定其合理的热加工工艺,利用热模拟机对AZ80合金进行不同变形温度和应变速率的高温压缩变形行为研究.结果表明:AZ80合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和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AZ80合金高温变形的本构模型较好地表征其高温流变特性,模型计算精度高;同时,利用建立的AZ80合金的DMM加工图分析其变形机制和失稳机制,从提高零件力学性能角度考虑,可以优先选择变形温度为300～350 ℃、应变速率为0.001～0.01 s-1的工艺参数.     

淬火态7005铝合金的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟仪上进行热压缩实验,研究在变形温度250-450°C、应变速率0.0005-0.5 s^-1时淬火状态下的7005铝合金的热变形行为。实验结果表明：淬火状态7005合金的流变应力受变形温度和应变速率的双重影响,热变形过程中的流变应力可用Zener-Hollomon参数的指数型方程表示。通过比较本构方程计算出的流变应力和实验测量的流变应力发现预测结果和实验结果有很好的相符性。基于动态材料模型,在真应变为0.1、0.3和0.5处构建了淬火状态下的7005铝合金的热加工图。通过加工图分析及微观组织观察发现合金的最优热加工区域为：270-340°C,0.05-0.5 s^-1,在该区域内变形时合金发生了合理的动态再结晶行为。合金的流变不稳定性与绝热剪切带以及局部流变的产生有关。因此,为获取满意的性能,在热加工时应避开这些不稳定的区域。